MX2012010473A - Metodos y sistemas para realizar inversion elastica simultanea azimutal. - Google Patents

Abstract

Se describe un método mejorado para analizar datos sísmicos para obtener atributos elásticos. En una modalidad, se determina una serie de reflectancia para al menos una traza sísmica de datos sísmicos obtenidos para una formación subterránea, en donde la serie de reflectancia incluye propiedades de anisotropía de una formación. Se obtienen una o más trazas sísmicas sintéticas al convolucionar la serie de reflectancia con un tren de ondas fuente.la una o más trazas sísmicas sintéticas son invertidas para obtener estimados de parámetros elásticos. De acuerdo con un aspecto, las entradas de datos son pilas de ángulo de azimut. De acuerdo con otro aspecto, las entradas de datos son coeficientes de Fourier azimutales, un, vn.

Description

METODOS Y SISTEMAS PARA REALIZAR INVERSION ELASTICA SIMULTANEA AZIMUTAL REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUD(ES) RELACIONADA Y RECLAMACION DE PRIORIDAD Esta solicitud reclama prioridad a las Solicitudes Provisionales Nos. 61/313,394 y 61/340,096, presentada el 12 de marzo, 2010 intitulada METODOS Y SISTEMAS PARA REALIZAR INVERSION ELASTICA SIMULTANEA AZIMUTAL, cuya descripción se incorporan para referencia.

CAMPO TECNICO La presente descripción generalmente se refiere a geofísica y, en particular, a métodos y sistemas para realizar inversión de datos sísmicos. Más específicamente, la presente descripción se refiere a técnicas mejoradas para analizar datos sísmicos para obtener atributos elásticos tales como datos de anisotropía azimutal, o datos basados en modelo transversalmente isotrópico con un eje horizontal de simetría (anisotropía HTI).

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Típicamente, en el campo de exploración y recuperación de aceite y gas, el análisis de datos sísmicos a través de estudios sísmicos puede proporcionar parámetros físicos cruciales deformaciones de rocas subterráneas. Generalmente, en estudios sísmicos, se utiliza una fuente de energía sísmica para generar una señal sísmica que se propaga dentro de la tierra y se refleja al menos parcialmente por formaciones subterráneas que tienen diferentes impedancias acústicas. Los reflejos se registran por detectores sísmicos localizados en o cerca de la superficie de la tierra, en un cuerpo de agua, o a profundidades conocidas en perforaciones. Los estudios sísmicos de superficie convencionales registran ondas de compresión o P. Los estudios sísmicos de múltiples componentes registran tanto ondas P, u ondas de compresión, y u ondas de corte o S. Por consiguiente, los datos sísmicos registrados son una combinación de tren de ondas fuente y propiedades de la tierra. Como tal, la meta del procesamiento de datos sísmicos es interpretar propiedades de la tierra para remover o minimizar los efectos del tren de ondas fuente.

Generalmente, para ondas P, las vibraciones ocurren en la dirección de propagación de las ondas, y para ondas S, las vibraciones ocurren en una dirección generalmente ortogonal a la dirección de la propagación de las ondas. Si la tierra es isotrópica con respecto a la dirección horizontal del movimiento de onda, entonces una llegada de onda S individual puede esperarse por cada inferíase de reflejo. Como es frecuentemente e I caso, sin embargo, las formaciones subterráneas se comportan ansotrópicamente con respecto a la dirección horizontal por varias razones, tal como las capas geológicas contienen fracturas. Consecuentemente, en un medio acimutalmente anisotrópico horizontalmente estratificado, dos ondas S separadas de cada inferíase de reflejo se registran. En donde las ondas S llegan en diferentes momentos, habiéndose propagado con diferentes velocidades.

Los métodos de procesamiento sísmicos incluyen c orrección y amplitud de velocidad azimutal contra análisis e inversión de desviación (AVO), amplitud contra desviación y azimut (AVOA o AVAZ-Amplitud Contra Ángulo y Azimut) análisis e inversión de datos sísmicos tridimensionales convencionales (3D) y análisis de birrefringencia de datos sísmicos 3D de múltiples componentes. Las reflectividades, tales como AVO, caracterizan propiedades subterráneas y pueden servir como entrada a otros algoritmos de inversión. Además, el tren de ondas fuente es útil para una variedad de algoritmos de procesamiento sísmico, que incluyen modelado hacia de datos sísmicos. Los datos sísmicos analizados pueden proporcionar información útil con respecto a las características y parámetros de la formación subterránea. Además, la detección sísmica de fracturas subterráneas tiene aplicaciones importantes en el estudio de formaciones de roca no convencionales tal como áreas de exploración de esquisto, arenas herméticas a gas y metano de base de carbón, así como carbonatos, en donde las formaciones subterráneas son reservas depósitos naturalmente fracturados.

La información concerniente a estas características y parámetros frecuentemente es esencial en una variedad de campos tales como sistemas de transportación subterráneos, bases de estructuras mayores, cavidades para almacenamiento de líquidos, gases o sólidos, y en la predicción de terremotos. En exploración de aceite y gas, la información es importante para determinar ubicaciones y orientaciones óptimas de pozos verticales, inclinados o desviados, y horizontales, minimizando la inestabilidad de pozo, y la el origen de formación. También, estas características son cruciales para optimizar los parámetros operativos de una técnica comúnmente utilizada para estimular la producción de hidrocarburos al aplicar presión hidráulica sobre la formación del pozo. Las salidas de estas inversiones de las modalidades de la presente descripción contienen estimados de la rigidez elástica (velocidades y parámetros anisotrópicos) que pueden utilizarse para predecir litología, porosidad y el contenido de fluido del subsuelo, así como la predicción de intensidad y orientación de fracturas en formaciones subterráneas.

Los métodos de procesamiento de los datos sísmicos de la técnica previa tienen desventajas y limitaciones significativas. Por ejemplo, las inversiones AVO azimutales convencionales proporcionan únicamente estimados de parámetros elásticos fracciónales de limitados por banda con la resolución y calidad reducidas. Es decir, el ancho de banda de datos sísmicos siempre es menor que el ancho de banda de las reflectividades deseadas. Generalmente, las inversiones AVO azimut convencionales involucran la ecuación descrita p or Rüger, A., 2002, "Coeficientes de reflejo y análisis AVO azimutal en medios anisotrópicos", monografía geofísica SEG número de serie 10: Soc. Expl. Geophys (en los sucesivo "Rüger"). Rüger proporciona la ecuación que muestra la amplitud R con azimut f para ángulos estrechos de incidencia T para un medio espacio isotrópico en un medio espacio anisotropico HTI. La ecuación de Rüger es no lineal y puede alinearse para simplificar la inversión. Una vez en forma lineal, los parámetros pueden estimarse en una forma directa a través de menos inversión cuadrada. La transformación de parámetros de nuevo a su forma original resulta en estimados de la reflectividad de impedancia P, gradiente isotrópico, gradiente anisotropico y el azimut del plano de isotropía de los medios HTI. Se puede mostrar que si las fracturas se comportan similares a la teoría de grieta con forma de penique de Hudson, descrito en J.A., 1981, "Velocidades de onda y atenuación de ondas elásticas en grietas que contienen material", Geophys. J. Royal Astronom. Soc. 64, 133-150 (en lo sucesivo "Hudson"), entonces existe una relación directa entre el gradiente anisotropico y la densidad de fractura. Además, el plano de isotropía describe el golpe de la fractura. Sin embargo, existe un número de limitaciones a este método. En particular, la ecuación de Rüger se deriva del caso de un medio espacio isotrópico sobre el anisotropico HTI. No es teóricamente valido para el caso de dos medios espacios anisotrópicos. Además, existe una ambigüedad de 90 grados asociada con el estimado del plano de isotropía, como se indicó por Rüger. Además, por razones de estabilidad de ruido, este método usualmente se implementa utilizando una aproximación de desviación cercana, que lleva a desviación de los parámetros estimados.

Otro método conocido es la inversión elástica de pre-apilado simultaneo, tal como se describe por Coulon, J-P, Lafet, Y., Deschizeaux, B., Doyen P.M. y Buboz, P., 2006, "Inversión elástica estratigráfica para discriminación de litología sísmica en un depósito turbidítico", Resúmenes expandidos de SEG, 25, no. 1, 2092-2096 (en lo sucesivo "Coulon"). Este método atiende los parámetros fraccionarios limitados por banda al estimar parámetros elásticos isotrópicos. Sin embargo, aún existen desventajas para este método debido a que asume una tierra isotrópica, por lo cual se pierde toda la información asociada con los parámetros anisotrópicos tal como información de fractura. Además, pasar por alto estos parámetros anisotrópicos introduce errores sísmicos en tal método.

En vista de las desventajas de métodos conocidos en la técnica, existe una gran necesidad de estimación confiable y precisa y modelado de atributos elásticos de formaciones subterráneas. La presente descripción proporciona métodos y sistemas mejorados que reducen estimados confiables de parámetros elásticos de formaciones subterráneas.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención proporciona un método mejorado para estimar parámetros elásticos que considera las propiedades elásticas anisotrópicas de la formación subterránea. La presente descripción supera los problemas asociados con métodos conocidos en la técnica. Por ejemplo, la presente descripción proporciona modelo de trazas sísmicas limitadas por ángulo utilizando la ecuación de Zoeppritz anisotrópica para generar volúmenes de reflectividad equivalentes que están convolucionados con trenes de ondas definidos por usuarios apropiados, generando volúmenes 3D de los parámetros de fractura. Como tal, en lugar de producir estimados de parámetro elástico fracciónales, las modalidades de la presente descripción producen estimados de parámetro elástico. También, las modalidades de la presente descripción incorporan trenes de onda y pueden manejar capas anisotrópicas sobre anisotrópicas. Además, la presente descripción permite que cada capa calculada sea anisotrópica HTI con una rotación arbitraria para el eje de simetría. A diferencia de métodos conocidos, al calcular la reflectividad utilizando la ecuación de Zoeppritz anisotrópica o alguna alineación de ésta, las modalidades de la presente descripción no confían en alguna aproximación de desviación cercana para mejorar la estabilidad. Finalmente, la presente invención remueve la ambigüedad de eje de simetría de 90 grados. Además, la presente descripción proporciona parametrizaciones alternativas utilizando modelos de física de roca para reducir y limitar el espacio de solución.

Además, la presente descripción proporciona una forma nueva e innovadora de estimar parámetros elásticos al incorporar propiedades elásticas anisotrópicas. Como se mencionó anteriormente, la presente invención incorpora varios modelos hacia adelante, por ejemplo, la ecuación de Zoeppritz. También, los varios aspectos de la presente descripción pueden utilizar varias formas para definir los parámetros necesarios, parametrización, tales como los parámetros de Thomsen. Las parametrizaciones alternativas incluyen incorporar física de rocas fracturada tal como el modelo de grieta con forma de penique descrito en Hudson o la teoría de deformación deslizamiento lineal (LSD) por Schoenberg, M. y Sayers, C.M., 1995, "Anisotropía sísmica de roca fracturada" Geofísica, 60, 1, páginas 204-211 (en lo sucesivo "Schoenberg y Sayers"). Estas teorías describen como las fracturas llevan a la anisotropía. Por ejemplo, las descripciones de Bakulin, y otros, 2000, "Estimado de parámetros de fractura de datos sísmicos de reflejo-Parte II: Modelos fracturados con simetría ortorrómbica", Geofísica, 65, 6, páginas 1803-1817, describen una forma en las que las fracturas pueden llevar a medios ortorrómbicos. También, Sayers, CM. Y Kachanov M., 1995, "Anisotropía de onda elástica inducida por microgrieta de rocas frágiles". Investigación Geofísica J ., 100, páginas 4149-4156, se muestra como las dos fracturas llevar a medios anisotrópicos.

De acuerdo con un aspecto, la presente descripción proporciona un método que comprende el paso de determinar una matriz de rigidez HTI de datos sísmicos, utilizando medios de parametrización, para al menos un azimut y al menos un ángulo de incidencia, en donde la matriz de rigidez HTI varía espacialmente con respecto a una o más capas. El método además incluye los pasos de aplicar una transformación de Bond a la matriz de rigidez HTI para girar el plano de simetría de isotropía para que se haga referencia con respecto al verdadero Norte; y calcular una serie de reflectividad para al menos un azimut y un ángulo de incidencia utilizando la ecuación de Zoeppritz, en donde se incorpora el medio de anisotropía.

De acuerdo con ciertas modalidades de la presente descripción, la reflectividad se calcula en el paso de modelado hacia adelante utilizando la ecuación de Zoeppritz. En algunas modalidades, los coeficientes de reflejo se calculan utilizando una alineación de la ecuación de Zoeppritz de anisotropía. En otras modalidades, el modelado hacia adelante comienza con determinar la matriz de rigidez HTI espacialmente variable de datos sísmicos utilizando medios de parametrización. En una modalidad, la parametrización se realiza con la teoría de deformación de deslizamiento lineal. En otra modalidad, la parametrización se realiza con la teoría de grieta con forma de penique de Hudson. Incluso en otra modalidad, la parametrización se realiza con parámetros de Thomsen. El modelado hacia adelante procede con la transformación de Bond, que entonces se aplica a la matriz de rigidez HTI para girar el plano de simetría de isotropía para que se haga referencia con respecto al Norte verdadero. La matriz de rigidez HTI girada sirve como entradas para calcular la reflectividad utilizando la ecuación de Zoeppritz.

Alternativamente, la reflectividad se calcula utilizando la ecuación de Zoeppritz alineada aproximada, en donde la matriz de rigidez se expresa en términos de Parámetros de Anisotropía débiles.

En algunas modalidades, la reflectividad s e calcula para c ada azimut, ángulo de incidencia, e interferencia. Las trazas sísmicas sintéticas para uno o más azimut y ángulos de incidencia que representan los datos sísmicos registrados se calculan de la convolución de una serie de reflectividad para uno o más azimut y ángulos de incidencias y un tren de ondas.

En algunas modalidades, los parámetros elásticos se estiman al invertir las trazas sísmicas. En una modalidad, el método de inversión invariablemente perturba el modelo inicial que contiene velocidad de onda P, Vp, velocidad de onda S, Vs, y densidad, p. En otras modalidades, el modelo inicial también incluye parámetros anisotrópicos. En modalidades alternativas, estos parámetros pueden perturbarse independientemente o acoplarse a través de relaciones tal como la relación de Gardner que enlaza Vp y p. En otros aspectos, las modalidades de la presente descripción también perturban el grosor de tiempo de las microcapas para reducir el ajuste de datos y mejorar la coherencia lateral. El método de inversión utiliza recocido simulado para encontrar una solución global que minimiza la función objetiva. En otras modalidades, la función objetiva contiene un desajuste de datos y término de regularización. El término regularización incluye una limitación de continuidad tridimensional para ayudar a atenuar los efectos de ruido aleatorio. En otras modalidades, la repetición se realiza en todas las pilas de ánulo de incidencia azimutal simultáneamente para que se minimice el desajuste de datos y evitar castigos en el término de regularización.

De acuerdo con otro aspecto de la presente descripción, la presente descripción proporciona un método para realizar inversión elástica simultánea azimutal que comprende los pasos de determinar una serie de reflectividad para al menos una traza sísmica de datos sísmicos obtenidos para una formación subterránea, en donde la serie de reflectividad incluye propiedades de anisotropía de dicha formación; obtener una o más trazas sísmicas sintéticas al convolucionar las series de reflectividad con un tren de ondas fuente; y estimar parámetros elásticos al invertir una o más trazas sísmicas sintéticas. En una modalidad, la serie de reflectividad comprende coeficientes de Fourier que caracterizan reflectividad azimutal en un ángulo de incidencia T, en donde dicha reflectividad se determina al menos por paso de inversión comprende construir una o más funciones de ponderación de desajuste que desacoplan la estimación de parámetro de fractura de la densidad, estimación de velocidad de antecedente de onda P, y estimación de velocidad de antecedente de onda S.

Lo anterior ha descrito más bien ampliamente las características y ventajas técnicas de la presente invención con el fin de que la descripción detallada de la invención a continuación puede entenderse mejor. Características y ventajas adicionales de la invención se describirán en lo sucesivo que forman el tema de las reivindicaciones de la invención. Se debe apreciar por aquellos expertos en la técnica que la concepción y modalidad especifica descritas pueden utilizarse fácilmente como una base para modificar o diseñar otras estructuras para llevar a cabo los mismos propósitos de la presente invención. Se debe notar por aquellos expertos en la técnica que tales construcciones equivalentes no se apartan del espíritu y alcance de la invención como se describe en las reivindicaciones anexas. Las características novedosas que se cree que son características de la invención, tanto para su organización y método de operación, junto con objetos y ventajas adicionales, se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción, detallada cuando se considera en conjunto con las figuras anexas. Sin embargo, se debe entender expresamente, que cada una de las figuras se proporciona para el propósito de ilustración y descripción únicamente y no se pretende como una definición de los límites de la presente invención.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Para un entendimiento más completo de la presente invención, ahora se hace referencia a las siguientes descripciones tomadas en conjunto con el dibujo anexo, en donde: La Figura 1 es un diagrama de flujo de una modalidad de un método para realizar inversión elástica simultánea azimutal de acuerdo con un aspecto de la presente descripción.

La Figura 2 es un diagrama de flujo de otra modalidad de un método para realizar inversión elástica simultánea azimutal de acuerdo con un aspecto de la presente invención.

La Figura 3 es un ejemplo de coeficientes de Fourier que sirven como entradas en una modalidad del cálculo de desajuste de datos de acuerdo con un aspecto de la presente descripción.

La Figura 4 es el modelo de entrada utilizado para generar los datos sísmicos sintéticos.

La Figura 5 es la gráfica que muestra estimados de parámetro para densidad de grieta, ?, término de fluido, ?, y eje de simetría, f.

La Figura 6 es el estimado de la debilidad normal y tangencial d? a) y dt b) para el grupo de datos sísmicos reales.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La solicitud incorpora por referencia la solicitud provisional con la Solicitud No. 12634169. La presente descripción está dirigida a un método para analizar datos sísmicos para estimar parámetros elásticos de la formación subterránea. Específicamente, la presente descripción proporciona métodos y sistemas para realizar inversión elástica simultánea para medios anisotrópicos HTI.

Además, las varías modalidades de la presente descripción pueden implementarse a través de instrucciones ejecutables por computadora, varios elementos de modalidades de la presente descripción son en esencia el código de software que define las operaciones de tales varios elementos. Las instrucciones ejecutables o código de software pueden obtenerse de un medio legible (por ejemplo, medios de unidad de hardware, medios ópticos, EPROM, EEPROM, medios de cinta, medios de cartucho, memoria flash, ROM, memoria USB, y/o similares) o comunicarse a través de una señal de datos desde un medio de comunicación (por ejemplo, Internet). De hecho, los medios legibles pueden incluir cualquier medio que puede almacenar o transferir información.

Además, una breve discusión de los conceptos matemáticos y teóricos detrás de las modalidades de la presente descripción puede proporcionar beneficio y se presentan a continuación. Además, las siguientes anotaciones y sus definiciones se utilizan aquí: c¡j: es la rigidez para el elemento i, j, en donde (/,./ e[l,ó]) .

A¡j : es la rigidez normalizada de densidad para el elemento i, j, en donde (/, /' e[l,6]) . ?: es la densidad de grieta y m- en donde f5: es la porosidad para una geometría de grieta dada (Hudson, 1980) ó, =— ?pt a 3 a: es la relación de aspecto de la grieta f: es el radio medo, y N: es el número de grietas a: es la velocidad de compresión vertical en donde a2 = A33. ß: es la velocidad de onda de forma vertical en donde ß2 = A55. p: es la densidad.

Z: es la impedancia acústica en donde Z = pa. µ: es la rigidez de roca, o módulo de corte, en donde µ = ?ß2. ?: es el parámetro de Lamé en donde ? = ?a2 - 2?ß2.

M: M = ? + 2µ = ?a2. a0: es la velocidad de onda de compresión vertical de material no fracturado. ß0: es la velocidad de onda de corte vertical de material no fracturado.

P0: es la densidad del material no fracturado.

G0: es el cuadrado de la relación de ß0 / a0 no fracturada.

G: es el cuadrado de la relación ß / a. ni¡q: es la porción del líquido M a roca no fracturada M. d: es el parámetro de Thomsen (para medios HTI) que describe la derivación de la elíptica para velocidad de onda P. e: es el parámetro de Thomsen (para medios HTI) que describe diferencia fraccional entre la velocidad de onda P rápida y lenta. ?{*) — ^~cn ¦ es e| parámetro de Thomsen (para medios HTI) que / 2c55 describe diferencia fraccional entre velocidad de onda S rápida y lenta.

Los parámetros isotrópicos (por ejemplo, las velocidades de onda P y onda S de los medios no fracturados) pueden ser parametrizarse equivalentemente en términos de la velocidad de onda de compresión, velocidad de onda de corte, parámetro Lamé ?, y rigidez µ.

Definiciones para ángulos: en general los ángulos se miden en contra de las manecillas del reloj desde el eje x. i|/sym: representa el ángulo en el sentido de las manecillas del reloj entre el eje simétrico y el eje x. Para medios HTI no girados Vsym = 0. ??80: representa el azimut del plano de isotropía, que es una rotación en el sentido de las manecillas del reloj con respecto al eje x. El plano de isotropía e s una rotación d e 90 grados del plano de simetría. Es decir, v|/iso = v|/sym + 90. ?d?: representa el azimut de la fuente al receptor; que es la referencia de ángulo en contra de las manecillas del reloj con respecto al eje x. ?: representa la rotación en contra del sentido de las manecillas del reloj sobre el eje z utilizado en la transformación de Bond con referencia al eje x.

? = |/SR - >sym para AVAZ, con iysym = v iso-90. Sin embargo, se hace referencia con respecto a la dirección de Norte.

Si la propiedad elástica tiene subíndice cero 0 entonces es el medio no fracturado.

Haciendo referencia a la Figura 1, en una modalidad, el algoritmo de inversión simultánea toma múltiples grupos de datos sísmicos apilados en ángulo, es decir, ángulo de incidencia y ángulo azimutal, y genera volúmenes de parámetro elástico como salidas: impedancia P, impedancia S, densidad, y propiedades anisotrópicas, Esto se logra a través de un componente de modelado hacia adelante y un componente de inversión. Además, los parámetros elásticos pueden restringirse de acuerdo las relaciones de física de roca. El componente de modelado hacia adelante de la presente descripción calcula la reflectividad utilizando la ecuación de Zoeppritz anisotrópica o alguna alineación de esto para reflejar las propiedades de medios anisotrópicos. En un aspecto, las entradas al algoritmo de inversión elástico simultáneo azimutal son pilas de ángulo, es decir, ángulo de incidencia y ángulo azimutal, y algún modelo elástico en capa inicial definido en el dominio de tiempo. Al utilizar pilas de ángulo, pueden atenderse problemas de estiramiento y de escala NMO (movimiento normal) al variar el tren de ondas como una función de ángulo de incidencia y/o azimut. Un ejemplo de estiramiento NMO se describe por Roy, B., Anno, P., Baumel R., Durrani, J., 2005. "Corrección analítica para estiramiento de tren de ondas debido a imágenes", Convención SEG, AVO 2.1, 234-237. De otra forma, la fase y la frecuencia del tren de ondas necesitan estimarse; típicamente a través del uso de coeficientes de reflejo. Además, al utilizar pilas de ángulo como entradas se elimina la necesidad de realizar trazado de rayos, simplificando consecuentemente el componente de modelado hacia adelante del algoritmo de inversión elástico simultánea azimutal.

Haciendo referencia a la Figura 2, en otra modalidad de la descripción, en lugar de ingresar pilas azimut de ángulo, las entradas de datos son coeficientes de Fourier azimutales, un, vn. Estos coeficientes de Fourier pueden calcularse de las pilas de azimut por cada ángulo particular de incidencia utilizando una Transformación de Fourier distinta. Los términos de coeficiente de Fourier de coseno un se calculan de acuerdo a la siguiente ecuación: para valores de entero de n mayor que o igual a cero. De forma similar, los términos de coeficiente de Fourier de seno v„ se calculan utilizando Alternativamente, estos coeficientes de Fourier pueden calcularse de datos sísmicos muestreados irregularmente la desviación y el azimut conocido y existe un trazado a ángulo de desviación de incidencia. Para el caso de muestreo irregular el cálculo de los coeficientes de Fourier puede tratarse como un problema de inversa de menos cuadrados. Estos coeficientes se calculan en una variedad de ángulo de incidencias. Una vez que estos coeficientes de Fourier se conocen la reflectividad azimutal, R(<|>6) para una inferíase particular y el ángulo de incidencia T pueden calcularse utilizando la siguiente ecuación: <ß)=~ + S (». (<?)cosM + v„ (0)sinM) ( i ) en donde f el azimut. Si se utiliza una aproximación lineal de las ecuaciones de Zoeppritz, únicamente los coeficientes de Fourier u0, u2. u4, v2 y v4 son no cero y necesitan calcularse. La Figura 3 muestra un ejemplo de estos coeficientes de Fourier. Debido únicamente a que los coeficientes de Fourier u0, u2, u4) v2 y v4 que necesitan determinarse, existe una reducción en espacio de datos que lleva a eficiencia algorítmicas.

En ciertos aspectos, la presente descripción de inversión elástica simultánea azimutal toma información de anisotropía azimutal definida por coeficientes de Fourier y genera volúmenes de parámetros elásticos como salidas: impedancia P, impedancia S, densidad, y propiedades anisotrópicas. Utilizando coeficientes de Fourier como entradas proporciona ciertas ventajas, tal como reducir la cantidad de datos de entrada, llevando a un espacio de datos reducido requerido o utilizado y un desempeño operativo mejorado. En una modalidad (tal como Figura 2), si se utiliza una aproximación lineal de las ecuaciones de Zoeppritz para modelar los datos, únicamente pueden calcularse los coeficientes u0, u2, u4, v2 y v4 directamente y almacenarse para comparación futura a los coeficientes de Fourier sísmicamente derivados. A demás, estos coeficientes representan información única e independiente y permiten control de calidad más fácil. Adicionalmente, las entradas de coeficientes de Fourier permiten velocidad mejorada al determinar convergencia y estabilidad de los estimados.

Generalmente, para medios fracturados, el gradiente anisotropico frecuentemente se reclama para ser proporcional a la densidad de grieta mientras el plano de isotropía se piensa que es el golpe de las fracturas. Existe un número de suposiciones y limitaciones con este modelo, en donde se atienden las modalidades de la presente descripción. Como se describe por Goodway, B. Varsek J., y Abaco, C, 2006, "Aplicaciones prácticas de AVO de onda P para áreas de exploración de recurso de gas no convencional", CSEG, volumen 31, no 4, 52-65, la aproximación de desviación cercana es susceptible a error teórico introducido por los términos de desviación lejanos. Además, la gradiente anisotropico realmente es una función de los parámetros anisotrópicos de Thomsen delta, d, y gama, ?. Los parámetros de Thomsen (es decir, delta d, épsilon, e, y gama, ?) son conocidos en la técnica como módulos elásticos sin dimensión que caracterizan materiales anisotrópicos. Estos dos parámetros anisotrópicos, d y ?, pueden no estar correlacionados de la misma forma para densidad de grieta, dando surgimiento potencialmente a una relación compleja entre densidad de grieta y el gradiente anisotropico.

Como se mencionó anteriormente, el cálculo de reflectividad necesita modificarse para incorporar medios anisotrópicos. Preferiblemente, esto se hace por parametrización del medio en capas HTI en términos de los siguientes parámetros: (1) el grosor de tiempo de capa, (2) impedancia de onda P, (3) impedancia de onda S, (4) densidad, los parámetros de Thomsen (5) delta, (6) épsilon, (7) gama, y (8) el azimut del plano de isotropía. Como se observa, la formación subterránea está caracterizada por al menos ocho (8) parámetros libres por capa. Por consiguiente, la introducción de anisotropía HTI agrega cuatro parámetros adicionales a los cuatro parámetros del problema inverso isotrópico (es decir, tres parámetros de Thomsen y azimutal del plano de isotropía). Para atender el problema de si los estimados confiables de todos estos parámetros pueden obtenerse, la presente descripción reduce el número de parámetros libres resueltos al hacer uso de modelos de física de roca, tal como la teoría LSD de Schoenberg y Sayers. Alternativamente, el espacio de solución puede reducirse al utilizar la teoría de grieta con forma de penique de Hudson.

Preferiblemente, los datos sísmicos utilizados en la presente descripción han sido pre-condicionados. Una forma posible para realizar este pre-acondicionamiento se discute en Gray, D. Schmidt, D., Nagarajappa, P., Ursenbach, C, y Downton J., 2009, "procesamiento azimutal CACP", convención de unión CSPG CSEG CWLS.

Haciendo referencia a la Figura 1, en una modalidad, se calcula una matriz de rigidez HTI para una ubicación espacial particular (capa, línea cruzada) desde los parámetros perturbados. Esta matriz de rigidez HTI puede crearse y transformarse con transformación de Bond, como se muestra en el pasó 102. La parametrización de entrada puede hacerse con la teoría de LSD de Schoenberg y Sayers (1995), que introduce dos parámetros para describir como las grietas impactan la roca: (1) debilidad normal, que impacta velocidad de onda P y es una función de fluido, densidad de grieta y apertura, y (2) debilidad tangencial, que impacta la velocidad de onda S y es gna función de densidad de grieta. La teoría de LSD reduce el número de parámetros que describen la matriz de rigidez HTI por uno. En esta modalidad, la matriz de rigidez, c, se describe por los parámetros isotrópicos ? y µ, y la debilidad normal y tangencial ?? y ?t· Estos parámetros de debilidad describen como las fracturas debilitan una roca isotrópica de fondo. Como tal, la matriz de rigidez es en donde , = - = l-2g0 M = ? + 2µ Tanto los parámetros de debilidad normales como tangenciales están unidos por cero y uno: ??e[0,1), ?te[0,1).

Dividir la matriz de rigidez por densidad resulta en la matriz de rigidez normalizada de densidad.

Bajo esta definición, el plano de isotropía o el plano de la fractura es el plano (y,z), con el eje de simetría como el eje x. Esto se encuentra después del hecho que la velocidad de onda P es la misma a lo largo del eje y e z, implicando que el eje y es el eje de simetría. El sistema de referencia (x,y) en este punto es arbitrario. Además, la velocidad de onda P y la onda S vertical puede calcularse de la matriz de rigidez normalizada de densidad, como se define anteriormente: a2 = A33 (4) ß2 = A55 (5) Haciendo referencia a la Figura 1, en otra modalidad, la parametrización del paso 102 puede hacerse con el modelo de grieta con forma de penique de Hudson, que puede reducir la libertad. Este modelo genera parámetros de debilidad fraccional y es un subgrupo de la teoría de Deformación de Deslizamiento Lineal. La debilidad tangencial fraccional se define como: y la debilidad normal se define como: La teoría de Hudson presenta anisotropía como una función de densidad de grieta: que a su vez es una función de lo siguiente: Q: relación de aspecto de la grieta f5: porosidad para una geometría de grieta dada en donde f, = -?pt3a f: es el medio de radio, y N es el número de grietas El parámetro "fluido" £ =— sido introducido para reducir el 7VDL número de parámetros libres y es una función del fluido y la porción del aspecto. Si el valor de ? es extremadamente grande (por ejemplo grietas rellenas de salmuera con una ración de aspecto extremadamente pequeño) esto entonces forzará Ahumed0N—? 0. Si esto puede especificarse a priori, uno puede reducir el número de parámetros por uno de nuevo.

Los parámetros del modelo de Hudson pueden calcularse desde Ahúmed0N y ?t como a continuación: £ = ¿(3-2Í0)Ar (9) Haciendo referencia a la Figura 1, incluso en otra modalidad, la parametrización del paso 102 puede hacerse con parámetros de Thomsen. Es decir, la matriz de rigidez HTI puede escribirse en términos de parámetros de Thomsen, como a continuación.

Es decir, los coeficientes de matriz de rigidez HTI se definen en términos de estos parámetros al utilizar las relaciones inversas.

Si se asume LSD, entonces los parámetros de Thomsen HTI pueden calcularse de la debilidad normal y tangencial: ,(») _ 1 (14) Si se utiliza esta r elación, se reduce el grado de libertad por uno (dos parámetros de debilidad contra tres parámetros de Thomsen). Como se discutió anteriormente, ?(?) es únicamente una función de debilidad tangencial, y de esa forma, es una función de densidad de grieta bajo la teoría de Hudson.

Las formas alineadas de ecuaciones 14-16 son como a continuación: s{v)*-2g{\-g)AN (17) 5M*-2g{{l-2g)AN +&r] (18) Y^ = - T (19) Las ecuaciones 17-19 hacen evidente la relación aproximada entre los parámetros LSD y de Thomsen.

Consecuentemente, la matriz de rigidez HTI normalizada de densidad puede calcularse por uno de estos métodos de parametrización u otros métodos similares conocidos en la técnica para cada capa. La matriz de rigidez HTI incluso varía espacialmente para cada capa debido a que cada capa similarmente tiene diferentes características de anisotropía. Además, HTI es un modelo anisotrópico ilustrativo. Esto es, que la anisotropía tiene varios niveles de complejidad partiendo de la más simple, tal como isotrópica como se describe por dos (2) parámetros, al más complejo, parámetros triclínicos o veintiuno (21). Ejemplos de otros modelos anisotrópicos entre los casos más simples y más complejos son modelos ortorrómbicos y monoclínicos. Por consiguiente, la parametrización puede modificarse para manejar medios de anisotropía más generales que tienen más de un grupo de fracturas o grietas verticales. Es decir, el modelo de reflectividad puede modificarse para representar los diferentes tipos de anisotropía. Por ejemplo, esto puede hacerse al introducir parámetros extra para la teoría de deformación de combinación lineal o a la teoría de grieta con forma de penique de Hudson.

Después que se realiza la parametrización y se obtiene la matriz de rigidez, la matriz de rigidez puede girarse para que el plano de isotropía sea paralelo al golpe de fractura. Esta formulación con la transformación de Bond permite que el plano de isotropía varíe como una función de capa o profundidad equivalentemente. Esta rotación se realiza por una transformación de Bond como se describe en Winterstein, D. F., 1990, "Terminología de anisotropía de Velocidad para geofísicos", Geophysics, 55, 1070-1088. La transformación de Bond se representa a continuación: C = MCMT (20) en donde M es una matriz de rotación, que se muestra en la ecuación (21) a continuación: La matriz de rotación M gira la matriz de rigidez HTI en contra de las manecillas del reloj ? sobre el nuevo eje z. En la modalidad preferida, tal como se representa en la Figura 1, se realizan dos rotaciones: una para el plano de simetría y una para azimut del receptor de fuente. Por consiguiente, los pasos generales realizados en una transformación de Bond por cada capa son: primero, girar el medio en el sentido de las manecillas del reloj y segundo, girar el medio en contra del sentido de las m anecillas del reloj \|/SR para corresponder al azimut del receptor de fuente, que es equivalente al girar el medio cierto ángulo ? de acuerdo con la siguiente ecuación ? = WSR - Vsym- En una modalidad alternativa, tal como la implementación con coeficientes de Fourier, únicamente se realiza la primera transformación de Bond (por ejemplo, en el paso 202 de la Figura 2).

Debido a que la transformación de Bond permite que el plano de isotropía varíe como una función de capa o profundidad equivalentemente, la transformación de Bond resultante se simplifica a la forma de la matriz de rigidez monoclínica: en donde cu = cncos4^ + 2(cn +2c55)sin2^cos2i!, + c33sin4 ? ci = cl3 (eos + sin4 ?^)+ (cn + c33 -4c55)sin C0SV c',3 = c,3cosV + (c33 -2r44)sinV c2'2 = c33 eos4 ? + 2(c)3 + 2c55 )cos2 ^sin2 ? + c, , sin4 ? 32 = (c„ - 2Í?44)COS2 ? + c,j sin2 ? = (c,, -2 j5 -cl3)cos3< sin / + (c13 - 2c55 -c33)cos^sin3^ -c]3)cosysin3^ c36 = (c13 +2cM -c33)cos^sin^ C'M = c44 eos2 ? + c55 sin2 ? c« = (c55 - cosi sin^ c5s = c55 eos2 ^ + Cu sin2 ^ C66 = C55 COs2 + (Cl 1 ~ 2C13 + C33 )C0S2 ? Sin 2 ? La matriz de rigidez debe ser definida positivamente, que coloca ciertos límites sobre los parámetros. Debido a que la determinante de una matriz positivamente definida siempre es positiva, es fácil de revisar antes de realizar cualquiera de las rotaciones. La siguiente ecuación representa la matriz HTI, Cu ¾ cn 0 0 0 C33 " ^C44 0 0 0 ,(«") _ C33— 44 C33 0 0 0 (22) 0 0 0 C44 0 0 0 0 0 0 c» 0 0 0 0 0 0 la cual puede reducirse para mostrar el determinante de la sub-matriz como por lo tanto, ^(c cn-cncM-cf3)>0 cn >0 C44 > 0 c55 > 0 Además, debido a que (Cj3 -c44)> para la formulación de 2 A >— µ deslizamiento lineal esto implica 3 en donde como se discutió anteriormente, ? y µ son los dos parámetros en elasticidad lineal que representan materiales isotrópicos que satisface la ley de Hooke en tres dimensiones. Los dos parámetros juntos constituyen una parametrización de los módulos elásticos para medios isotrópicos homogéneos. Esto además puede restringirse al agregar la restricción de que la relación de Poisson es positiva, entonces ? > 0.

Haciendo referencia a la Figura 1, las matrices de rigidez giradas se obtenidas en el paso 102 pueden utilizarse como entradas para modelar las reflectividades de Zoeppritz en el paso 104. Para medios ortorrómbicos girados, los coeficientes de reflejo pueden calcularse como se describe por Schoenberg, M. y Protázio, J., 1992, 'Zoeppritz' racionalizado y generalizado a anisotropía: Diario de Exploración Sísmica, 1, 125-144. En otra modalidad, la ecuación de Zoeppritz alineada aproximada se resuelve como se describe por, Vavrycuk, V. y Psencík, 1., 1998, "coeficientes de reflejo de onda PP en medios elásticos débilmente anisotrópicos" Geophysics, 63, páginas 2129-2141, para obtener la ref lectividad de Zoeppritz. Alternativamente, la ecuación de Zoeppritz alineada descrita por Psencík, 1., y J. L. Martins, 2001, "Propiedades de coeficientes de reflejo/transmisión PP de contraste débil para medios elásticos débilmente anisotrópicos", Studia Geophysica et Geodaetica, 45, páginas 176-199 puede utilizarse.

Incluso en otra modalidad, la ecuación de Zoeppritz alineada aproximada 7 de Psencík y Martins puede escribirse en términos de una serie de seno y coseno (coeficiente de Fourier) similar a la ecuación (1 ): RPP {f, #) = w0 + w2 cos(2{¿) + v2 sin (2^)+ w4 cos(4() + vd ??(?f) (24) en donde w0 = + B0 sin2 T + C0 sin2 <9tan2 T ü2 = sin2 T{?02 + CC2 tan2 ?) v2 = sin 26>(fi S2 + C„ tan 2 ø) (25) w4 = CC4 sin2 #tan20 v4 = Cí4sin20tan26> en donde SA , -2gA/y =?(?^-?¾) en donde ?d" ?^ ' ?^· ?£" £y ?^*' ?^' ?^' ?^' ?¾ y ?e45 son los cambios de parámetros de anisotropía débiles entre las capas. Los parámetros Aiso, B¡so y Ciso son un resultado de cambios en los parámetros isotrópicos de fondo y son idénticos a lo que se encuentra en la literatura AVO.

Haciendo referencia al paso 204 de la Figura 2, los coeficientes de Fourier dependientes de ángulo resultante pueden tratarse como coeficientes de reflejo de los cuales puede construirse una serie de reflectividad. En otra modalidad, la reflectividad azimutal puede generarse utilizando la ecuación (24) que entonces puede compararse con ángulo de incidencia/azimut similar a la Figura 1.

La reflectividad para cada interfase resulta en una serie de reflectividad. La interfase de define por el limite de capa entre los medios superiores e inferiores. Esta interfase ocurre en una profundidad específica o tiempo equivalentemente. Cada medio se caracteriza por la matriz de rigidez anisotrópica girada. Haciendo referencia a la Figura 1, estas series de reflectividad pueden calcularse para los mismos azimuts y ángulos y ángulos de incidencia que los datos de entrada utilizando los medios discutidos anteriormente, como se muestra en el paso 104. La serie de reflectividad entonces se convoluciona con un tren de ondas en el paso 106 para comparación a las pilas de ángulo-azimut de entrada.

Haciendo referencia a la Figura 2, en otra modalidad, las series de reflectividad se calculan para los mismos ángulos de incidencia y coeficientes de Fourier un(9), ??(?) como entrada a la inversión. Una vez más la reflectividad se calcula por cada interfase, esta vez utilizando la ecuación (25) desde la cual puede construirse una serie de reflectividad de coeficiente de Fourier de ángulo (paso 204 de la _ / Figura 2). Cada una de estas series de reflectividad entonces convoluciona con un tren de ondas (paso 206 de la Figura 2) para comparación con los datos de coeficiente de Fourier azimutales de ángulo.

Consecuentemente, de acuerdo con un aspecto, el componente de modelo hacia adelante de cada capa puede comenzar con el calculo de la matriz de rigidez HIT (paso 102 de la Figura 1), utilizando preferiblemente la parametrización de deslizamiento lineal. Alternativamente, la matriz de rigidez HTI puede calcularse utilizando otras parametrizaciones equivalentes tal como la teoría de Hudson o la parametrización de Thomsen. La matriz de rigidez entonces gira utilizando una Transformación de Bond para que el plano de simetría de isotropía se haga referencia con respecto al Norte verdadero, resultando consecuentemente en una matriz de rigidez monoclínica. La reflectividad, o el coeficiente de reflexión, entonces se calcula utilizando la ecuación de Zoeppritz anisotrópica (paso 104 de la Figura 1). Alternativamente, la reflectividad se calcula utilizando una a lineación de la ecuación de Zoeppritz. Si la alineación se utiliza, entonces se calculan menos Parámetros de Anisotropía Débiles. En una modalidad, incluyendo cuando las entradas son pilas de ángulo, la reflectividad se calcula para cada azimut, ángulo de incidencia, e interfase. Por consiguiente, cada azimut y ángulo de incidencia tiene una serie de reflectividad, que, cuando convoluciona con un tren de ondas, representa una traza sísmica sintética (paso 106 de la Figura 1). Las trazas sísmicas sintéticas se calculan para u na variedad de azimuts de receptor d e fuente y ángulos de incidencias que representa los datos sísmicos actualmente grabados.

En otro aspecto de la presente descripción, el componente de modelo hacia adelante puede comenzar con el cálculo de los coeficientes de Fourier que caracterizan la reflectividad azimutal R(<|>,e) (paso 202 de la Figura 2). En una modalidad, se calcula una serie de reflectividad, para cada coeficiente de Fourier, ángulo de incidencia, e interfase (paso 204 de la Figura 2). Estas series de reflectividad entonces convolucionan con un tren de ondas para generar una traza de coeficiente de Fourier sintética (paso 206 de la Figura 2) que entonces puede compararse directamente con los coeficientes de Fourier de entrada equivalentes o resumirse utilizando la ecuación (25) para generar azimutal sintético, pilas de ángulo que pueden compararse con los datos de entrada de pila de ángulo azimut.

El paso de moldeado hacia adelante ha sido discutido anteriormente. De acuerdo con un aspecto, las trazas sísmicas sintéticas calculadas desde el paso de moldeo hacia adelante han sido como entradas al componente de inversión de la presente descripción (Figuras 1 y 2). Como se describe, los cálculos de reflectividad de la presente descripción son no lineales, requieren una aproximación de inversión no lineal. En una modalidad de la descripción, una inversión de Monte-Cario, utilizando recocido simulado, se utiliza para realizar está inversión no lineal. Esta técnica se describe en P.J.M. van Laarhoven y E.H.L. Aarts, "Recocido Simulado: Teoría y Aplicaciones", Kluwer Academic Publishers, 1987. Un ejemplo de la inversión de Mote-Cario es el software CGGVeritas StratiSI AZ. La técnica de Mote-Cario para recocido simulado se utiliza para tratar con problemas altamente no lineales en donde un espacio o solución compleja exhibe mínima global y local. Este es el caso de la inversión azimutal en donde la función objetivo f que se va a minimizar es una combinación de propiedades isotrópicas y anisotrópicas que resultan en un espacio de solución de siete (7) dimensiones. El recocido simulado es una caminata aleatoria en el espacio de solución en donde la probabilidad P para aceptar o rechazar cada paso (o perturbación) se basa en el criterio de Metrópolis: P=e"(-Af/t).

En otras palabras, se acepta un aumento en la función objetivo (es decir, un deterioro de la solución) con una disminución de probabilidad con la temperatura t. Por lo tanto es posible escapar a mínimo local. Se ha demostrado que al controlar cuidadosamente la velocidad de enfriamiento de la temperatura, puede alcanzarse el óptimo global como se describe por P.J.M. van Laarhoven y E.H.L. Aarts, Recocido Simulado: Teoría y Aplicaciones, Kluwer Academic Publishers, 1987. Inicialmente, cuando la temperatura de recocido es alta, algunos aumentos grandes en la función objetivo se aceptan y algunas áreas lejos de lo óptimo se exploran. A medida que la inversión continúa y la temperatura cae, se toleran menos excursiones hacia ascendentes. La temperatura debe reflejar la complejidad de la función de costo para minimizar en término de mínimo local y nivel de los umbrales entre mínima. Se tiene que tener gran cuidado para el programa de enfriamiento elegido incluyendo el tamaño de paso de cada propiedad para invertir. Cualquier punto de partida razonable y parámetros de recocido convergerán lentamente para muy cerca a la solución global correcta. Sin embargo, si la temperatura se fría demasiado rápido, la solución convergerá a una solución local incorrecta.

A medida que la inversión azimutal progresa, se calcula el impacto de cada perturbación (isotrópica o anisotrópica) sobre la función de costo. Basándose en los criterios de Metrópolis descritos anteriormente, la caminata aleatoria pasa repetitivamente a través de una trayectoria que minimiza el desajuste de datos (es decir, todas las pilas de ángulo de incidencia azimutal simultáneamente) y evitan castigos en el término de regularización. Cada vez que se acepta una perturbación, se actualiza el modelo por consiguiente y se vuelve el nuevo punto de partida de la caminata aleatoria, teóricamente equivalente a una cadena de Markov estacionaria.

El término de desajuste de datos o la función es la diferencia entre el modelo (sintético) y los datos sísmicos reales. En un aspecto, los datos sísmicos de entrada pueden ser pilas de ángulos para una variedad de azimuts o alternativamente coeficientes de Fourier en una variedad de ángulos de incidencia. En una modalidad, los datos de pila (ángulo, azimut) pueden calcularse utilizando trazado de rayos y un delineado entre desviación y ángulo de incidencia. En otra modalidad, los coeficientes de Fourier pueden calcularse de las pilas de ángulo utilizando una transformación de Fourier. Las pilas de azimut de ángulo de entrada se crean utilizando un flujo de procesamiento de amplitud controlada descrito por Gray, D., Schmidt, D., Nagarajappa, P., Ursenbach, C, y Downton J., 2009, "procesamiento azimutal CAPC", convención de unión CSPG CSEG CWLS.

Los datos sintéticos se modelan basándose en algún modelo elástico en capas inicial definido en el dominio de tiempo. El modelo inicial se perturba repetitivamente utilizando cocido simulado para encontrar una solución global que minimice la función objetiva que es la función del desajuste de datos y un término de regularización. El algoritmo perturba la velocidad de onda P de capa de onda, Vp, velocidad de onda S, Vs, y densidad, p y parámetros anisotrópicos tal como las debilidades normales y tangenciales. A medida que el algoritmo perturba los diferentes parámetros, los parámetros elásticos anisotrópicos se vuelven más cercanos a los parámetros de la tierra reales y la función de desajuste se vuelve menor. Estos parámetros pueden perturbarse independientemente o acoplarse a través de relaciones tales como la relación de Gardner que enlaza Vp y p. Como se conoce en la técnica, la ecuación empírica de Gardner frecuentemente se utiliza para estimar densidad de velocidad de onda P, Vp, en donde p = a Vpb. Debido a que la relación de Gardner representa una relación empírica, pueden utilizarse otras relaciones empíricas para perturbar los parámetros. Por ejemplo, otras relaciones empíricas pueden relacionarse con onda S y densidad o relaciones lineales o polinominales. Además de los parámetros elásticos, el método también perturba el grosor del tiempo de las microcapas para reducir el desajuste de datos y aumentar la coherencia lateral. Como se discutió anteriormente, la función objetivo también contiene un término de regularización. Este término de regularización incluye una restricción de continuidad espacial 3D para ayudar a atenuar los efectos de ruido aleatorio.

De acuerdo con un aspecto de la invención, la función de desajuste de datos se escribe en términos de los coeficientes de Fourier, que permiten la construcción de funciones de ponderación de desajuste que desacoplan el estimado de parámetro de fractura de la densidad, onda P y estimado de velocidad de fondo de onda S. Para medios HTI, los coeficientes de Fourier u2, u , v2, y v4 son principalmente una función de las debilidades normales y tangenciales dando una relación Vp/Vs de fondo. Si las debilidades normales y tangenciales son conocidas, la densidad, velocidades de onda P y onda S son únicamente una función del término dependiente u0(9) de ángulo. Una modalidad de la presente descripción resuelve este problema no lineal en una forma de arranque 1) primero asumiendo que no hay solución de anisotropía para las velocidad de onda P y onda S de densidad que se enfocan principalmente en el desajuste u0(6); 2) entonces utilizar la relación de velocidad de onda P a onda S, resolver los parámetros anisotrópicos que se enfocan principalmente en el desajuste de u2(6), u4(9), ?2(?), y ?4(?); y 3) y entonces combinar el parámetro completo utilizando una función de desajuste de ponderación. Además se utilizan términos de regularizacion en cada paso.

Haciendo referencia a la Figura 1, de acuerdo con un aspecto de la invención, después que se generan las trazas sísmicas sintéticas en el paso 106, el término de desajuste de datos se calcula en el paso 108 al medir la diferencia entre los datos sintéticos y reales. La entrada de datos real incluye información de pila de azimut de ángulo recolectada de I a formación particular. La función objetiva puede calcularse al combinar el término de desajuste de datos y al menos un término de regularizacion, tal como restricciones de continuidad espacial 3D, como se muestra en el paso 110. El paso 112 involucra determinar si la salida del paso 110, es decir, perturbación del modelo de acuerdo con los aspectos de la presente invención, es aceptable. Un aspecto para determinar si la salida es aceptable al utilizar el criterio de Metrópolis: P = e"(-Af/t). Generalmente, se acepta una perturbación si reduce la función objetiva, pero ocasionalmente se aceptará una perturbación incluso si la función de desajuste/objetivo es mayor, permitiendo que se explore el espacio de solución no lineal completo. Si la perturbación se acepta, el modelo de entrada se actualiza en el paso 114. Como se observa, el modelo de entrada inicial es un modelo a priori. Como se muestra, este modelo se actualiza si se acepta la perturbación. El modelo actualizado se utiliza como la entrada para modelado subsecuente, bucle, o perturbaciones, si se determina que las perturbaciones adicionales son necesarias 'o deseadas, como se muestra en el paso 116. Por ejemplo, un criterio para determinar si se continúan las perturbaciones y actualización del modelo es repetir un número mínimo de veces o hasta convergencia. A través de las varias repeticiones, el modelo evoluciona lentamente al final de una salida desde la inversión. El modelo a prior se mantiene constante a través de éste y puede utilizarse como una restricción en la función objetiva. También, la perturbación puede enfocarse en una ubicación espacial particular (capa, en línea, línea transversal). Si se determina que el bucle del procedimiento puede detenerse, por ejemplo, se ha alcanzado el número deseado de repeticiones o convergencia, la salida de datos comprende los estimados de parámetros elásticos de la formación particular, como se muestra en el paso 118.

Haciendo referencia a la Figura 2, en una modalidad alternativa, de acuerdo con un aspecto de la invención, después que se generan trazas sísmicas sintéticas en el paso 206, se calcula el término de desajuste de datos en el paso 208 al medir la diferencia entre los datos sintéticos y los datos de entrada. Los datos de entrada incluyen coeficientes de Fourier azimutales de ángulos tales como aquellos de la Figura 3, calculados para la formación particular como se discutió anteriormente. Los pasos restantes son relativamente similares a la modalidad descrita en la Figura 1. Por ejemplo, la función objetivo puede calcularse al combinar el término de desajuste de datos y al menos un término de regularización, tal como restricciones de continuidad espacial 3D, como se muestra en el paso 210. El paso 212 involucra determinar si la salida del paso 110, es decir perturbación del modelo de acuerdo con los aspectos de la presente invención, es aceptable. Un aspecto para determinar si la salida es aceptable es al utilizar el criterio de Metrópolis: P=e*(-Af/t). Si se acepta la perturbación, el modelo de entrada se actualiza en el paso 214. El modelo actualizado se utiliza como la entrada para modelado subsecuente, bucle, o perturbaciones, si se determina que las perturbaciones adicionales son necesarias o deseadas (paso 216). Por consiguiente, los coeficientes de Fourier pueden servir como parte de la entrada dentro del procedimiento de modelado hacia adelante. Criterios ilustrativos para determinar si se continúan las perturbaciones y la actualización del modelo es para repetir un número mínimo de veces o hasta convergencia. También, la perturbación puede enfocarse en una ubicación espacial particular (capa, en línea, linea cruzada). Si se determina que el bucle del procedimiento puede detenerse, por ejemplo, se ha alcanzado el número deseado de repeticiones o convergencia, la salida de datos comprende los estimados de parámetros elásticos de la formación particular (paso 218).

La característica simultánea de la inversión azimutal de la presente descripción permite un mejor control del efecto AVAZ.

También, el estimado de eje de simetría no es único cuando invierte para una pila de ángulo de incidencia azimutal individual. Sin embargo, esta ambigüedad desaparece cuando todas las pilas se invierten simultáneamente.

Además del modelo en capas inicial isotrópico, el usuario puede también especificar el modelo anisotrópico. Se asume que las características siguen una ley de energía o relación fractal con el azimut de isotropía regido por el régimen de tensión regional.

Las salidas de las varias modalidades de la presente descripción proporcionan estimados de parámetros isotrópicos y anisotrópicos que incluyen densidad de grieta, que pueden utilizarse en varias aplicaciones tal como al estimar las tensiones principales como se describe por la solicitud provisional con la Solicitud No. 61/298098, presentada el 25 de enero, 2010, y la solicitud de E.U.A. No. 13/012110, presentada el 24 de enero, 2011, ambas tituladas Métodos y Sistemas para Estimar Tensión Utilizando Datos Sísmicos.

Haciendo r eferencia a las Figuras 4-5, se muestra un ejemplo sintético para demostrar los resultados obtenidos de una modalidad de la presente descripción. La Figura 4 muestra los parámetros de entrada utilizados para generar los datos sintéticos para dos pruebas que se realizaron. Se generaron dos modelos diferentes; con la segunda capa que tiene un eje de simetría de 45 grados y el otro con la segunda capa que tiene un eje de simetría de 135 grados. Como se muestra, tanto la segunda como tercera capas son anisotrópicas con diferentes planos de simetría. Por consiguiente, este ejemplo sintético rompe las suposiciones hechas por la ecuación de Rüger. Los datos sísmicos fueron modelados hacia adelante utilizando la ecuación de Zoeppritz alineada generando reflectividad por el ángulo de incidencia en 10, 20, 30 y 40 grados y para azimuts a 0, 30, 60, 90, 120, y 150 grados. Estas pilas de azimut de ángulo entonces convolucionaron con un tren de ondas para generar trazas sísmicas sintéticas. Se generaron datos para un volumen 3D en donde los parámetros que mantuvieron literalmente invariables. Los datos sísmicos sintéticos entonces se invirtieron utilizando la inversión anisotrópica simultánea.

Haciendo referencia a la Figura 5, una gráfica transversal de los estimados de parámetro de la densidad de grieta, ?, término de fluido, ?, y eje de simetría, f, para la Capa 3 del ejemplo sintético de la Figura 4, en donde la Capa 3 exhibe características anisotrópicas. Haciendo referencia a la Figura 5, se obtiene al extender un parámetro dimensional de la Figura 4 lateralmente. Las cajas 502, 504, y 506 representan proyecciones 2D del espacio de solución 3D. Como se observa, la Figura 5 presenta los estimados de parámetro anisotrópicos para la tercera capa como una distribución de probabilidad, que es una forma para realizar un análisis de error del método utilizado al ver como convergen los estimados a la solución correcta. Como se observa, el eje x de la caja 502 está etiquetado Xi_Capa3 para la densidad de grieta, ?, y el eje y de la caja 502 está etiquetado Sigma_Capa3 para el término de fluido, ?. El eje x de la caja 504 está etiquetado Xi_Capa3 para la densidad de grieta, ?, y el eje y de la caja 504 está etiquetado Phi_Capa3 para el eje de simetría, f. El eje x de la caja 505 está etiquetado Sigma_Capa3 para el término de fluido, ?, y el eje y de la caja 506 está etiquetado Phi_Capa3 para el eje de simetría, f. La solución preferida está etiquetada sobre los ejes respectivos. Las soluciones preferidas 514 y 512 de las cajas 502 y 506, respectivamente, muestran el estimado del término de fluido, ?, como 0.1, que coincide con la solución ideal en la Figura 4. Las soluciones preferidas 508 y 510 de las cajas 502 y 504, respectivamente, muestran el estimado de densidad de grieta, ?, como 0.05, que se coincide con la solución ideal en al Figura 4. Las soluciones preferidas 516 y 518 de las cajas 504 y 506, respectivamente, muestran el estimado del eje de simetría, f, como 90 que también coincide con la solución ideal en la Figura 4. Como se observa, la Figura 5 muestra los resultados de una modalidad de la presente descripción que se correlacionan substancialmente con la solución ideal de la Figura 4, únicamente con una pequeña cantidad de dispersión sobre la solución ideal.

En un segundo ejemplo de la descripción, el método de inversión de la presente descripción se implemento en un grupo de datos sísmicos 3D de North Eastern British Columbia. Haciendo referencia a la Figura 6, se muestra el estimado de las debilidades normales y tangenciales para el grupo de datos sísmico reales, en donde la debilidad normal, d?, se demuestra por el número 602, y la debilidad tangencial, dt, se representa por el número 604. Como se mencionó anteriormente, en medios fracturados la debilidad tangencial es proporcional a la densidad de grieta mientras la debilidad normal también es una función de la apertura de grieta y fluido. Cuando ambas debilidades normales y tangenciales son cero (0), el medio es isotrópico. El medio exhibe varias características anisotrópicas como las debilidades normales y tangenciales que se acercan a uno (1). Como se observa, la Figura 6 es generalmente la presentación de los resultados analizados de datos sísmicos utilizando una de las modalidades de esta descripción. Es una vista de mapa de la formación subterránea en profundidad o tiempo específicos en donde el eje vertical es tiempo o profundidad. Se debe entender que las transformaciones matemáticas pueden aplicarse a los resultados de la presente descripción para presentar los resultados en términos de las diferentes teorías, por ejemplo Hudson, LSD, o parámetros de Thomsen. Por ejemplo, los datos sísmicos analizados utilizando los métodos y sistemas de la presente descripción resuelven parámetros en términos de la teoría de Hudson, y transformación matemática puede realizarse después del hecho para presentar los resultados estimados en términos de teoría LSD o parámetros de Thomsen.

Las modalidades de los sistemas de la presente descripción pueden incluir uno o más sistemas de computadora para implementar los varios métodos de la presente descripción. Un sistema de computadora ilustrativo puede incluir una unidad de procesamiento central (CPU), que puede ser cualquier CPU de propósito general. La presente descripción no está restringida por la arquitectura de la CPU u otros componentes de los sistemas de la presente descripción siempre y cuando la CPU y otros componentes soporten las operaciones inventivas como se describe aquí. La CPU puede ejecutar las varias instrucciones lógicas de acuerdo con modalidades de la presente descripción. Por ejemplo, la CPU puede realizar inversión elástica simultánea azimutal de acuerdo con los diagramas de flujo ilustrativos descritos anteriormente.

Además, el sistema de computadora ilustrativo también puede incluir memoria de acceso aleatorio (RAM), que puede ser SRAM, DRAM, SDRAM, o similares. Las modalidades también pueden incluir memoria de solo lectura (ROM) que puede ser PROM, EPROM, EEPROM, o similares. La RAM y ROM mantienen al usuario y datos de sistema y programas, como se conoce en la técnica.

El sistema de computadora ilustrativo también incluye adaptador de entrada/salida (l/O), adaptador de comunicaciones, adaptador de interfase de usuario, y adaptador de presentación. El adaptador l/O, adaptador de interfase de usuario, y/o adaptador de comunicaciones pueden, en ciertas modalidades, permitir a un usuario interactuar con el sistema de computadora con el fin de ingresar información y obtener información de salida que ha sido procesada por el sistema de computadora.

El adaptador l/O preferiblemente conecta uno o más dispositivo(s) de almacenamiento, tal como una o más unidades duras, unidad de disco compacto (CD), unidad de disco flexible, unidad de cinta, etc. al sistema de computadora ilustrativo. Los dispositivos de almacenamiento pueden utilizarse cuando la RAM es insuficiente para los requisitos de memoria asociados con almacenar datos para operaciones de los elementos descritos anteriormente (por ejemplo, sistema de adjudicación de dinero, etc.). El adaptador de comunicaciones está preferiblemente adaptado para acoplar el sistema de computadora a una red, que puede permitir que la información se ingrese a y/o se envíe desde el sistema de computadora a través de la red (por ejemplo, Internet u otra red de área ancha, una red de área local, red de telefonía conmutada pública o privada, una red inalámbrica, cualquier combinación de los anteriores). El adaptador de interfase de usuario acopla dispositivos de entrada de usuario, tales como teclado, dispositivo de señalamiento, y micrófono y/o dispositivos de salida, tal como bocina(s) al sistema de computadora ilustrativo. El adaptador de presentación se maneja por la CPU para controlar la presentación en el dispositivo de presentación para, por ejemplo, presentar la salida de la inversión elástica simultánea azimutal, tal como se muestra en las Figuras 5 y 6.

Se debe apreciar que la presente invención no está limitada a la arquitectura del sistema de computadora ilustrativo. Por ejemplo, cualquier dispositivo basado en procesador adecuado puede utilizarse para implementar los varios elementos descritos anteriormente (por ejemplo, software para presentar las interfases de usuario, sistema de adjudicación de reivindicación, etc.), incluyendo sin limitación computadoras personales, computadoras portátiles, estaciones de trabajo de computadora, y servidores de procesador múltiple. Además, las modalidades de la presente invención pueden implementarse en circuitos integrados específicos de aplicación (ASIC) o circuitos integrados a muy gran escala (VLSI). De hecho, aquellos expertos en la técnica pueden utilizar cualquier número de estructuras adecuadas capaces de ejecutar operaciones lógicas de acuerdo con las modalidades de la presente invención.

Aunque la presente invención y sus ventajas han sido descritas en detalle, se debe entender que pueden hacerse aquí varios cambios, sustituciones y alteraciones sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se define por las reivindicaciones anexas. Además, el alcance de la presente solicitud no pretende estar limitado a las modalidades particulares del procedimiento, máquina, manufactura, composición de material, medios, métodos y pasos descritos en la especificación. Como apreciará fácilmente un experto en la técnica a partir de la descripción de la presente invención, procedimientos, máquinas, manufactura, composiciones de material, medios, métodos o pasos, actualmente existentes o que se desarrollarán posteriormente que realizan substancialmente la misma función o logran substancialmente el mismo resultado que las modalidades correspondientes descritas aquí pueden utilizarse de acuerdo con la presente invención. Por consiguiente, las reivindicaciones anexas pretenden incluirse dentro de su alcance tales como procedimientos, máquinas, manufactura, composiciones de material, medios, métodos, o pasos.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1.- Un método para realizar inversión elástica simultánea azimutal de datos sísmicos de una formación subterránea que comprende: determinar una matriz de rigidez HTI de datos sísmicos, que utiliza medios de parametrización, para al memos un azimut y al menos un ángulo de incidencia desde dichos datos sísmicos, en donde la matriz de rigidez HTI varía espacialmente con respecto a una o más capas; aplicar una transformación de Bond a la matriz de rigidez HTI para girar el plano de simetría de isotropía para que se haga referencia con respecto al Norte verdadero; y calcular una serie de reflectividad para al menos un azimut y ángulo de incidencia utilizando uno o más coeficientes de reflejo, en donde se incorporan un medio de anisotropía.

2 - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la parametrización se realiza con un método seleccionado del grupo que consiste de la teoría de deformación de deslizamiento lineal, la teoría de grieta con forma de penique de Hudson, y parámetros de Thomsen.

3.- El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde uno o más de los coeficientes de reflejo s e calculan utilizando una ecuación de Zoeppritz alineada, en donde la matriz de rigidez HTI se expresa en términos de parámetros de anisotropía débiles.

4. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende: convolucionar un tren de ondas y la serie de reflectividad para al menos un azimut y al menos un ángulo de incidencia para obtener una o más trazas sísmicas sintéticas para al menos un azimut y al menos un ángulo de incidencia.

5. - El método de acuerdo con la reivindicación 4, que además comprende: estimar parámetros elásticos al invertir las trazas sísmicas sintéticas.

6. - El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la inversión involucra perturbación repetitiva de un modelo inicial que contiene los parámetros de la velocidad de onda P, Vp, velocidad de onda S, Vs, y densidad, p.

7.- El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el modelo inicial además contiene parámetros anisotrópicos.

8. - El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde los parámetros se perturban independientemente.

9. - El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la perturbación de los parámetros se basa en una relación definida.

10. - El método de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la relación definida es una relación empírica que enlaza dos parámetros.

11. - El método de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la relación empírica es la relación de Gardner que enlaza la velocidad de onda P, Vp y densidad, p.

12.- El método de acuerdo con la reivindicación 6, que además comprende perturbar el grosor de tiempo de las microcapas para reducir el desajuste de datos y mejorar la coherencia lateral.

13.- El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la inversión utiliza recocido simulado para encontrar una solución global que minimice una función objetiva.

14. - El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la función objetiva contiene un desajuste de datos y un término de regularización.

15. - El método de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el término de regularización incluye una restricción de continuidad espacial tridimensional para ayudar a atenuar los efectos de ruido aleatorio.

16.- El método de acuerdo con la reivindicación 15, en donde la repetición se realiza sobre todas las pilas de ángulo de incidencia azimutal simultáneamente para que se minimice el desajuste de datos y evitar castigos en el término de regularización.

17.- Un método para realizar inversión elástica simultánea azimutal que comprende: determinar u na serie de reflectividad para al menos una traza sísmica de datos sísmicos obtenidos para una formación subterránea, en donde la serie d e reflectividad incluye propiedades de anisotropía de dicha formación; obtener una o más trazas sísmicas sintéticas al convolucionar la serie de reflectividad con un tren de ondas fuente; y invertir una o más trazas sísmicas sintéticas para obtener parámetros elásticos estimados.

18.- El método de acuerdo con la reivindicación 17, en donde dicha serie de reflectividad comprende coeficientes de Fourier que caracterizan la reflectividad azimutal a un ángulo de incidencia T, en donde dicha reflectividad se determina al menos por ???)8^{?f)+??(?)&? (?f)). El método de acuerdo con la reivindicación 17, en donde dicho paso de inversión comprende construir una o más funciones de ponderación de desajuste que desacoplan el estimado del parámetro de fractura de densidad, estimado de velocidad de fondo de onda P, y estimado de velocidad de fondo de onda S.