NL1012678C2 - Werkwijze en inrichting voor het corrigeren van effecten van de beweging van een schip bij metingen in de mariene seimologie. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor het corrigeren van effecten van de beweging van een schip bij metingen in de mariene seismologie.

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen 5 betrekking op mariene seismologie, waarbij een bewegend schip seismische golven opwekt en de terugkaatsingen detecteert. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op het voor de beweging van het schip corrigeren van de gedetecteerde seismische golven.

10 Het gebied van de seismologie concentreert zich op het gebruik van kunstmatig opgewekte elastische golven om minerale afzettingen, zoals koolwaterstoffen, ertsen, water, en geothermische reservoirs, op te sporen. Seismologie wordt ook gebruikt voor archeologische doeleinden en 15 om geologische informatie te verkrijgen voor de bouw. Exploratieseismologie verschaft gegevens die, wanneer ze gebruikt worden in combinatie met andere beschikbare geofysische, boorgat- en geologische gegevens, informatie kunnen verschaffen omtrent de structuur en verdeling van 20 gesteentesoorten en hun inhoud.

De meeste oliemaatschappijen vertrouwen op seismische interpretatie om de plekken te selecteren waarin geïnvesteerd moet worden bij het proefboren van olieputten.

Ondanks het feit dat seismische gegevens eerder worden 25 gebruikt voor het in kaart brengen van geologische structuren dan voor het direct vinden van olie, is het verzamelen van seismische gegevens een vitaal onderdeel geworden van het selecteren van de plek voor een proef- en ontwikkel ingsput. Ervaring heeft uitgewezen dat het gebruik van 30 seismische gegevens de kans op een succesvolle onderneming in hoge mate verbetert.

Het verzamelen van seismische gegevens wordt routinematig uitgevoerd zowel te land als ter zee. Ter zee zetten seismische schepen een lint of kabel achter het schip in, 35 terwijl het schip voorwaarts beweegt. Het lint omvat meerdere ontvangers in een opstelling zoals in het alge- 4 Λ «I Λ. A ^ 2 meen getoond is in fig. 1. Het lint 110 wordt achter schip 100 gesleept, dat beweegt in de richting van de pijl 101. Zoals is weergegeven in fig. 1, wordt de bron 112 ook achter het schip 100 gesleept. De bron 112 en ontvangers 5 114 worden op kenmerkende wijze beneden het oceaanopper- vlak 70 ingezet. Het lint 110 omvat ook een elektrische of vezeloptische bekabeling voor het onderling verbinden van ontvangers 114 en de seismische uitrusting op schip 100. Linten worden meestal vervaardigd in gedeeltes van 25 tot 10 100 meter lengte en omvatten groepen van tot 35 of meer ontvangers op gelijkmatige afstanden. De linten kunnen verscheidene kilometers lang zijn en vaak sleept een seismisch schip meerdere linten om de hoeveelheid verzamelde seismische gegevens te verhogen. De gegevens worden gedi-15 gitaliseerd nabij de ontvangers 114 en naar het schip 100 overgebracht door de bekabeling met snelheden van 7 (of meer) miljoen gegevensbits per seconde. Verwerkingsuitrus-ting aan boord van het schip controleert de werking van de gesleepte bron en ontvangers en verwerkt de verkregen 20 gegevens.

Seismische technieken schatten de afstand tussen het oceaanoppervlak 70 en structuren onder de oppervlakte, zoals structuur 60 die beneden de oceaanbodem 63 ligt. Door het schatten van de afstand tot een structuur onder 25 de oppervlakte kan de geometrie of topografie van de structuur bepaald worden. Bepaalde topografische kenmerken zijn een aanwijzing voor olie- en/of gasreservoirs.

Om de afstand tot de onder de oppervlakte gelegen structuur 60 te bepalen zendt de bron 112 seismische 30 golven 115 uit die terugkaatsen vanaf de onder de oppervlakte gelegen structuur 60. De teruggekaatste golven worden gevoeld door ontvangers 114. Door het bepalen van de tijdsduur die de seismische golven 115 nodig hadden om van bron 112 naar de onder de oppervlakte gelegen struc-35 tuur 60 naar ontvangers 114 te lopen, kan een schatting van de afstand tot de onder de oppervlakte gelegen structuur 60 verkregen worden.

De ontvangers die gebruikt worden in mariene seismologie worden over het algemeen hydrofoons genoemd, of 3 mariene barifoons, en ze worden gewoonlijk vervaardigd onder gebruikmaking van een piëzo-elektrische omzetter. Synthetische piëzo-elektrische materialen, zoals barium-zirconaat, bariumtitanaat of loodmataniobaat, worden in 5 het algemeen gebruikt. Een plaat piëzo-elektrisch materiaal ontwikkelt een spanningsverschil tussen tegenover-elkaar liggende zijden wanneer deze onderworpen wordt aan mechanische buiging. Het dun galvaniseren van deze oppervlakken maakt een elektrische verbinding naar de inrich-10 ting mogelijk, zodat deze spanning gemeten kan worden. De spanning is evenredig met de hoeveelheid mechanische buiging of drukverandering die wordt ondervonden door de ontvanger tengevolge van seismische energie die zich voortplant door het water. Verschillende typen hydrofoons 15 zijn beschikbaar, zoals schijfhydrofoons en cilindrische hydrofoons.

Twee typen seismische bronnen worden gebruikt om seismische golven op te wekken voor de seismische metingen. Het eerste type bron omvat een pulsbron die een puls 20 van hoge energie en korte tijdsduur opwekt. De tijd tussen het uitzenden van de puls door de bron en het detecteren van de teruggekaatste puls door een ontvanger wordt gebruikt om de afstand te bepalen tot de onder de oppervlakte gelegen structuur die onderzocht wordt. De pulsbron en 25 het daarmee gekoppelde samenstel voor gegevensverwerving en -verwerking zijn betrekkelijk eenvoudig. Echter, de hoeveelheid energie die vereist is voor seismische technieken die gebruikmaken van pulsbronnen kan, in sommige situaties, schadelijk zijn voor het leven in zee in de 30 onmiddellijke nabijheid van de bron 112.

De milieuzorgen die samenhangen met pulsbronnen heeft geleid tot het gebruik van een ander type seismische bron die trillingsenergie van geringere sterkte opwekt. De meettechniek die gebruik maakt van een dergelijke bron 35 wordt de "high fidelity vibratory seismic" ("HFVS") techniek genoemd. In plaats van het in een zeer korte tijdsperiode de oceaan inzenden van een drukpuls van hoge sterkte, zenden trillingsbronnen drukgolven van geringere amplitude uit gedurende een tijdsperiode die kenmerkend I ligt tussen 5 en 7 seconden. Verder varieert de frequentie van de trillingsbron tussen 5 en 150 Hz, hoewel de ken- merkende lage en hoge frequenties van systeem tot systeem verschillen. De frequentie van de bron kan lineair veran- 5 deren met betrekking tot de tijd of niet-lineair. De I frequentieveranderingen worden gewoonlijk een "frequentie- I zwaai" ("frequentie sweep") genoemd. De frequentie-zwaai I ligt dus tussen 5 en 150 Hz, en tussen 5 en 7 seconden in I lengte. De sterkte van de seismische golftrillingen kan I 10 variëren of van een constante amplitude blijven. De ampli- tudes van de trillingen zijn echter veel kleiner dan de sterkte van de pulsbronnen en dus zijn er minder milieu- I zorgen bij de HFVS seismische techniek.

I Seismische schepen moeten om veel redenen voorwaarts I 15 bewegen wanneer de seismische metingen worden opgetekend.

I Nog steeds verwijzend naar fig. 1, worden de hydrofoons I 114, verbindingsdraden en druklichamen die op de linten I zijn aangebracht in een neopreen buis (niet weergegeven in I fig. 1) met een diameter van 10 tot 13 centimeter ge- I 20 plaatst. De buis wordt vervolgens gevuld met voldoende I vloeistof die lichter is dan water om het lint neutraal I drijvend te maken. Een aansluitgedeelte 111 van het lint 110 van ongeveer 90 meter lengte en een nummerstrook van I gedeeltes van ongeveer 50 meter lang worden tussen de I 25 achtersteven van het schip en het gedeelte 116 van het I lint waarin de ontvangers 114 zijn opgenomen, gesleept.

Een afbuigingsparavaan 113 trekt het gedeelte 116 van het I lint uit tot een geschikte werkbreedte. Diepteregelaars I (niet weergegeven) zijn op verschillende plaatsen over de I 30 lengte ervan aan het lint bevestigd. Deze inrichtingen I voelen de hydrostatische druk en kantelen vleugels zodanig I dat de waterstroom erlangs het lint omhoog of omlaag I beweegt naar de gewenste diepte. De diepte die de rege- laars trachten vast te houden, kan geregeld worden door 35 een signaal dat door de lintbekabeling gestuurd wordt en I aldus kan naar wens de diepte veranderd worden. Teneinde het regelsysteem voor de lintdiepte effectief te laten I werken, moet het schip 100 door het water voorwaarts I bewegen met een snelheid van ongeveer vier knopen.

5

Ten tweede is het lint 110 gewoonlijk een buigzame kabel en zodoende moet het schip voorwaarts bewegen om een gewenste vaste afstand aan te houden tussen de bronnen en de linten, en tussen de linten zelf. De afstand tussen 5 bronnen en linten is belangrijk in de mariene seismologie en mag niet variëren tijdens het doen van seismische metingen.

Ten derde zetten seismische schepen vaak meerdere linten in onder gebruikmaking van staafvanen die het 10 mogelijk maken een vaste afstand tussen de linten aan te houden. Deze staafvanen dwingen de linten zijwaarts wanneer de boot voorwaarts beweegt. Zonder de staafvanen kunnen de linten in elkaar verward raken. De snelheid van de boot bepaalt de grootte van de afstand tussen de lin-15 ten.

Ten vierde moeten seismische schepen elke dag zoveel mogelijk oceaanoppervlak bestrijken vanwege de kosten van het in bedrijf houden van het schip. Om deze en andere redenen moeten seismische schepen voorwaarts bewegen bij 20 het doen van metingen en de voorwaartse snelheid moet redelijk constant zijn. Een kenmerkende snelheid van het schip is ongeveer 2 tot 3 meter per seconde. Omdat het lint achter het schip wordt ingezet, bewegen de bron en de ontvangers ook met ongeveer 2,5 meter per seconde.

25 Hoewel, zoals boven is beschreven, een beweging van het schip noodzakelijk is, vervormt de beweging de verkregen seismische gegevens of "smeert ze uit". In brede zin is het uitsmeren het gevolg van het feit dat het schip, en dus de bronnen en ontvangers, bewegen wanneer 30 het verzamelen van gegevens plaats heeft. Algemeen wordt erkend dat het uitsmeeref feet van de beweging van het schip op seismische gegevens het gevolg is van twee analytisch gescheiden verschijnselen - beweging van de bron en beweging van de ontvanger. Hoewel de ontvangers en de bron 35 achter het schip aan getrokken worden en dus met dezelfde snelheid als het schip bewegen, wordt het effect van beweging van de bron op de gegevens gewoonlijk onafhankelijk van het effect van beweging van de ontvanger geanalyseerd. Beweging van de bron is van mindere zorg dan bewe-

a λ λ no *7 O

H ging van de ontvanger in seismische systemen gebaseerd op I een pulsbron omdat de bron tijdens de korte puls die I uitgezonden wordt door de bron, een verwaarloosbare af- I stand aflegt. Uitsmering van gegevens in een HFVS systeem 5 omvat belangrijke bijdragen van zowel de beweging van de I ontvanger als de beweging van de bron. Zodoende moeten de I met HFVS verkregen gegevens gecorrigeerd worden voor zowel I de beweging van de ontvanger als de beweging van de bron.

I De hoge kosten die gepaard gaan met het in bedrijf I 10 houden van een seismisch schip vereisen dat de gebruikte I werkwijzen en procedures doelmatig zijn. Het is dus wense- I lijk zo veel mogelijk gegevens te verzamelen in een zo kort mogelijke tijd. Vanwege de lengte van de frequentie- I zwaai (kenmerkend 5 seconden of meer) worden HFVS bronnen I 15 kenmerkend elke 10 tot 20 seconden geactiveerd. Vanwege de snelheid van het schip (2 tot 3 meter per seconde) mag een I HFVS bron niet eerder dan elke 25 tot 37,5 meter geacti- veerd worden. Hoewel meer gegevens op één plaats verzameld I zouden kunnen worden als het schip met een lagere snelheid I 20 zou bewegen, zou de controle over het lint verloren worden I en zou elke dag minder oceaanoppervlak bestreken worden, I waardoor de kosten die benodigd zijn voor het maken van I seismische metingen van een gewenst gedeelte van de oceaan I verhoogd worden.

I 25 Er is ten minste één poging gedaan om bij gegevens die zijn opgenomen met HFVS, te corrigeren voor beweging I van de ontvanger en de bron. In een artikel met de titel I "The Effects of Source and Receiver Motion on Seismic

Data", van Hampson en Jakubowicz, Geophysical Prospecting, I 30 1995, biz. 221-244, wordt een werkwijze voor het corrige- ren voor de beweging van de ontvanger en de bron geopen- I baard. Hoewel de werkwijze van Hampson en Jakubowicz I theoretische waarde kan hebben, is de werkwijze onprak- tisch voor gebruik bij gebruikelijke mariene seismische I 35 systemen daar ze vereist dat de HFVS bron geactiveerd I wordt met een afstand in tijd en plaats die onhandig is.

I Het is welbekend dat voor een golf die met een snelheid V

I door een medium zoals water loopt en met een frequentie F

(d.w.z. het aantal volledige trillingen van de golfvorm per seconde), de snelheid V is gerelateerd aan de frequen tie F door de lengte van de golf, de golflengte (λ) ge noemd. Deze relatie is: 7 I 5 V = F * λ (1) I Dus de golflengte X is V/F. In water planten seismische I golven zich voort met een bekende snelheid van ongeveer I 1500 meter per seconde (ongeveer 3325 mijl (5400 km) per I 10 uur) . Als wordt aangenomen dat de hoogste frequentie in I een zwaai 60 trillingen per seconde (ofwel 60 "Hz") is, is I de golflengte van een dergelijke seismische golf 25 meter I (1500/60). Om een bepaald soort gegevensvervorming bekend I als "aliasvorming" ("aliasing") te vermijden, moet de bron I 15 geactiveerd worden met een tussenruimte van ten minste een I halve golflengte. Derhalve moeten, om de methode van I Hampson en Jakubowicz te laten werken, de trillingsbronnen I ten minste elke 12,5 meter geactiveerd worden, en bij I voorkeur eerder. Om een bron met zulke kleine tussenruim- I 20 ten te activeren moet het schip veel langzamer varen dan I met zijn de voorkeur verdienende snelheid van 3 tot 4 I meter per seconde.

I Het zou van voordeel zijn een praktisch seismisch I systeem te verschaffen voor gebruik in mariene toepassin- I 25 gen dat de gegevens kan corrigeren voor de beweging van I het schip zonder de tekortkomingen die eigen zijn aan de I werkwijze van Hampson en Jakubowicz. Een dergelijk systeem I zal bij voorkeur corrigeren voor de beweging van zowel de I ontvanger als de bron en dat op een rendabele wijze doen.

30 Ondanks de duidelijke voordelen hebben tot op heden alle I pogingen om een dergelijk systeem te ontwikkelen gefaald.

I De hiervoor geschetste problemen worden grotendeels opgelost door het seismische meet- en verwerkingssysteem I van de onderhavige uitvinding. Het hierin geopenbaarde 35 seismische meet- en verwerkingssysteem elimineert de ver- I vorming in mariene seismische gegevens die het gevolg zijn I van de beweging van het schip. Volgens de uitvinding I sleept het schip achter zich één of meer seismische bron- I nen en linten waarbij het met een constante snelheid voorwaarts beweegt. De seismische bronnen zenden seis-mische golven uit die door het water lopen en terugkaatsen H vanaf de grensvlakken tussen rotsformaties onder de H oceaanbodem. De beweging van de bronnen en ontvangers H 5 introduceert vervorming in de opgenomen seismische gege- H vens waarvan met de Doppler theorie een model gemaakt kan H worden. Bij voorkeur worden de gegevens voor beweging van de bron gecorrigeerd onafhankelijk van de correctie voor beweging van de ontvanger. Volgens de voorkeursuitvoe- 10 ringsvorm worden de seismische gegevens eerst voor bewe- ging van de ontvanger gecorrigeerd waarbij gebruik wordt gemaakt van één van de vele technieken en vervolgens voor beweging van de bron.

De techniek voor het corrigeren voor beweging van de 15 bron omvat het met een referentie-zwaaisignaal correleren van de voor de ontvanger gecorrigeerde gegevens, het uitvoeren van een transformatie (zoals een F-K transforma- tie), het uitvoeren van een inverse transformatie (zoals H een inverse F-K transformatie) op een geselecteerde onder- 20 verzameling van de getransformeerde gegevens, en het berekenen van geschikte correctiefliters voor de gegevens die het resultaat zijn van de inverse F-K transformatie.

I De invers getransformeerde gegevens komen overeen met seismische energie die vanaf de onder de oppervlakte I 25 gelegen structuren naar boven beweegt onder een bepaalde I hoek die de hellingshoek genoemd wordt. Geschikte Doppler correctiefliters worden berekend voor elk stel invers getransformeerde gegevens en de werkwijze wordt herhaald voor alle onderverzamelingen van F-K getransformeerde 30 gegevens. De Doppler filters worden toegepast op de seis- I mische gegevens, en de gefilterde gegevens worden bij elkaar opgeteld.

I Deze en andere voordelen van de onderhavige uitvin- I ding zullen duidelijk zijn voor een vakman bij het lezen I 35 van de volgende uitvoerige beschrijving van de uitvinding.

I Een beter begrip van de onderhavige uitvinding kan verkregen worden wanneer de volgende uitvoerige beschrij- I ving van de voorkeursuitvoeringsvorm wordt beschouwd in I samenhang met de volgende tekening, waarin: 9 I Figuur 1 een schip weergeeft voor het doen van seis- I mische metingen met een gesleepte reeks linten die een I seismische bron en meerdere ontvangers omvat; I Figuur 2 een seismisch meetsysteem weergeeft overeen- I 5 komstig de voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige I uitvinding; I Figuur 3 een voorkeurswerkwijze weergeeft voor het I corrigeren van seismische gegevens voor de vervorming I veroorzaakt door beweging van de bron en de ontvangers; I 10 Figuur 4 voorbeeld-drukgegevens weergeeft van meerde- I re ontvangers en het vervormende effect van beweging van I de ontvanger op de gegevens; I Figuur 5 een voorkeurswerkwijze weergeeft voor het I corrigeren van seismische gegevens voor de vervorming I 15 veroorzaakt door beweging van de ontvanger; I Figuur 6 een voorbeeld geeft van een grafiek van I seismische gegevens in het F-K domein; I Figuur 7 voorbeeld-schotopnames weergeeft van meer- I dere ontvangers waarbij alleen gegevens onder een constan- I 20 te hellingshoek zijn meegenomen in de schotopnames; I Figuur 8 de relatie weergeeft tussen schijnbare I golfsnelheid en werkelijke golfsnelheid;

Figuur 9 de voorkeurswerkwijze weergeeft voor het I samenstellen en toepassen van Doppler-verschuivingsfliters I 25 op de schotopname van fig. 6; I Figuur 10 de geometrie weergeeft die samenhangt met I een bewegende bron, een enkel-punts-diffractor, en een I ontvanger voor het berekenen van de grootte van de Doppler I verschuiving veroorzaakt door de bewegende bron; en I 30 Figuur 11 de voorkeurswerkwijze weergeeft voor het berekenen van correctiefalters voor de Doppler verschui- I ving voor meerdere diffractors.

De onderhavige uitvinding corrigeert seismische I gegevens die verzameld zijn door een mariene seismisch 35 systeem, voor de beweging van de gesleepte seismische I ontvangers en bronnen. Eenvoudigheidshalve zal de techniek beschreven worden met verwijzing naar een "diffractor” (ook genoemd een "verstrooier") , dat is een terugkaatsend punt dat gelegen is op het fysieke grensvlak tussen aan Η elkaar grenzende onder de oppervlakte gelegen formaties. Omdat een onder de oppervlakte gelegen grensvlak is opge-bouwd uit vele puntdiftractoren, kan het hele grensvlak in kaart gebracht worden door enkel de resultaten van elke 5 puntdiftractor over elkaar heen te leggen.

I1 Zoals in tig. 2 is weergegeven, omvat een seismisch systeem 50 dat opgebouwd is overeenkomstig de voorkeurs-uitvoeringsvorm in het algemeen een seismisch meet- en verwerkingssamenstel 51, een gebruikersinvoerinrichting 59 H 10 (bij voorkeur een toetsenbord, knoppen, schakelaars en H regelknoppen), een weergeefinrichting 52, één of meer H seismische bronnen 112, en één of meer kabels (ook linten genoemd) van seismische ontvangers 114. Een lint van ontvangers wordt ook wel een "verzameling" ("gather") 15 genoemd. Het seismisch meet- en verwerkingssamenstel 51 omvat een verwerkingseenheid 53 die gekoppeld is aan een gegevensopslageenheid 54, en een bron- en ontvangerinter- face-eenheid 56. Er dient te worden opgemerkt dat het seismische meetsysteem 50 andere elementen kan omvatten 20 die niet zijn weergegeven in fig. 2. De gebruikersinvoer- inrichting 59 maakt het een gebruiker mogelijk opdrachten en configuratie-informatie in het systeem 50 in te voeren.

De weergeef-inrichting 52 verschaft aan de gebruiker visuele weergaven van gegevens, configuratie-informatie en 25 statusinformatie. De bron en de ontvangers worden bij I voorkeur gekoppeld aan het seismische meetsamenstel via H glasvezelkabels 57. De bron 112 omvat een willekeurige I geschikte seismische bron zoals HFVS bronnen en pulsbron- nen. Ontvangers 114 omvatten geschikte hydrofoonontvangers I 30 met inbegrip van op piëzo-elektriciteit gebaseerde inrich- tingen of enig ander geschikt type seismische ontvanger.

I Bij voorkeur regelt de verwerkingseenheid de werking van het seismische meetsysteem 50, waarbij de verwerkings- eenheid gegevens opslaat in opslageenheid 54 (die bij

I 35 voorkeur een magneetband-, een harde schijf- of CD ROM

I station is) en de werking van de bron 112 en de ontvangers I 114 regelt. Seismische signalen die worden waargenomen door de ontvangers worden doorgestuurd naar het seismische I meetsysteem, verwerkt door de verwerkingseenheid 52 en 11 opgeslagen in opslageenheid 54.

Zoals in fig. 2 en 3 is weergegeven en uitvoeriger is toegelicht in de hiernavolgende bespreking, corrigeert het seismische meet- en verwerkingssysteem 51 bij voorkeur de 5 opgenomen seismische gegevens voor de beweging van de ontvangers 114 en de bron 112 volgens de methodiek die weergegeven is in stroomdiagram 150. Een andere mogelijkheid is dat de seismische gegevens worden opgeslagen op een magneetband of schijf en naar een ander computersys-10 teem worden overgebracht ter analyse volgens de lering van de voorkeursuitvoeringsvorm op een plaats op afstand van het seismische schip. De voorkeurswerkwijze voor gegevens-correctie corrigeert eerst voor het effect van beweging van de ontvanger in stap 160 en corrigeert vervolgens de 15 gegevens voor het effect van beweging van de bron in de stappen 170-240. Elk van deze stappen wordt hieronder toegelicht.

Correctie voor de beweging van de ontvanger (stap 160)

In fig. 4 is een verzameling (gather) 114 van ontvan-20 gers 125, 126, 127, 128 weergegeven met een druksignaal 120 dat door elke ontvanger wordt opgenomen. De druksig-nalen 120 worden als geheel een "schotopname" ("shot record") genoemd. De tijd wordt weergegeven langs de verticale as en de afstand wordt weergegeven langs de 25 horizontale as. Een voorbeeldspoor is weergegeven voor één ontvanger 125 en, eenvoudigheidshalve, een rechte lijn wordt gebruikt om de andere schotopnames weer te geven.

Indien de ontvangers niet zouden bewegen tijdens opnemen van de schotopnames zouden de sporen 120 opgenomen 30 worden op een vaste plaats en daardoor een functie van alleen de tijd en niet van plaats zijn. Omdat de ontvangers worden gesleept achter een bewegend schip (waarbij wordt aangenomen dat het naar rechts beweegt in fig. 4) wordt elke schotopname opgenomen als functie van niet 35 alleen de tijd maar ook van de plaats, zoals aangegeven door de sporen 122 voor elke ontvanger. De sporen 122 stellen de sporen 120 voor wanneer de ontvanger achter het schip wordt gesleept. Zodoende staat elk gegevenspunt op de schotopnames 122 voor de seismische druksignalen die 40 gevoeld worden door de ontvanger op een bepaald punt in de tijd en de ruimte.

Zoals verder in fig. 4 is weergegeven, wordt elke ontvanger geacht zich te bevinden op een positie rQ wan- neer de schotopname begint. Zodoende begint ontvanger 125 5 op positie rl250· Ontvanger 126 begint op positie rl26Q, ontvanger 127 op positie rl27Q, en ontvanger 128 op posi- tie rl28Q. De afstand tussen de beginpositie rQ en de eindpositie is een functie van de snelheid van de ontvan- gers. Voor het doel van deze bespreking wordt aangenomen 10 dat de snelheid van de ontvangers alsmede de snelheid van de bronnen dezelfde is als de snelheid van het schip, hoewel in theorie kleine verschillen in de snelheden zouden kunnen bestaan tengevolge van factoren als de rekbaarheid van het lint 110.

15 De schotopnames 122 worden in fig. 4 als schuine rechte lijnen weergegeven. De lijnen (die drukgolfvormen weergeven) zijn recht omdat de snelheid van de ontvanger geacht wordt constant te zijn. Wanneer de ontvangersnel- heid Ug, is, is de positie van elke ontvanger op enig I 20 tijdstip t gedurend een schotopname gelijk aan rQ + urt.

I De lineaire helling van de schotopnames 122 komt overeen met een tijdsveranderlijke verplaatsing in de ruimte.

Indien p(s,ug#S(t),r#ur,t) de sterkte (druk) p van de schotopname voorstelt als een functie van de bronpositie 25 s, de bronsnelheid u, het seismisch signaal S(t) dat B s I wordt voortgebracht door de bron, de ontvangerpositie r, I de ontvangersnelheid ur, en de tijd t, dan kan de tijds- I veranderlijke verplaatsing in de ruimte als een wiskundig I model voorgesteld worden als de convolutie van 30 p(s,u_,S(t) ,r,uwt) met een "Dirac" deltafunctie (ook wel "eenheidspuls" genoemd); p(s,us,S(t) ,r^04urt,ut,t) = p(s,us,S(t) ,Γ=το,υ^) * «(rQ + u^t) (2) 35 waar de * operator de convolutie aanduidt en δ een deltafunctie aanduidt. De convolutie van twee functies (een functie staat voor een serie waarden op verschillende punten in de tijd of de ruimte) is een bekende wiskundige bewerking die met zich meebrengt het vervangen van elk 13 element van de ene functie door een uitgangsfunctie die geschaald is overeenkomstig de sterkte van het ingangsele-ment, en het vervolgens over elkaar heenleggen van de uitgangswaarden. Voor een uitvoeriger uitleg van convolu-5 tie kan verwezen worden naar "Exploration Seismology," door Sheriff en Geldart, uitgegeven door de Press Syndicate van de University of Cambridge, 1995, blz. 279-281.

De verplaatsing in de ruimte die wordt weergegeven door 6(rQ + urt) in vergelijking (2) kan worden geëlimi-10 neerd door het resultaat in vergelijking (2) te convolue-ren met een verplaatsing in de ruimte in de tegengestelde richting. De correctie voor beweging van de ontvanger is daarom: 15 p(s,us,S(t) ,rQ#0#t) = p(s,us/S(t),r=r0+urt,ur,t) * 6(rQ - urt). (3)

In vergelijking (3) heeft een convolutie van de in de ruimte verplaatste schotopname met de deltafunctie 6(rg - urt) een schotopname tot gevolg als zou de ontvan-20 ger onbeweeglijk (ur=0) zijn geweest op positie r^. Aldus wordt het effect van beweging van de ontvanger op de schotopname geneutraliseerd door de schotopname te convo-lueren met een deltafunctie die een verplaatsing in de ruimte voorstelt. Er dient te worden opgemerkt dat de 25 voorgaande analyse functies en wiskundige bewerkingen met zich meebrengt die optreden als functies van de tijd en de ruimte (de zogenaamde tijd-ruimte domeinen).

Andere wijzen om de schotopnames voor beweging van de ontvanger te corrigeren zijn beschikbaar. Bijvoorbeeld kan 30 de correctie die verschaft is in vergelijking (3) ook weergegeven worden in het frequentiedomein waarin alle functies variëren met de frequentie, niet met de tijd.

Functies kunnen omgezet worden van hun voorstellingen in het tijd-ruimte domein naar het frequentiedomein met een 35 wiskundige bewerking die Fourier transformatie genoemd wordt. De frequenties die een rol spelen bij dergelijke Fourier transformaties omvatten tijd- en ruimtelijke frequenties. De Fourier transformatie van de deltafunctie, I S(ro-ur.), is waarbij i de imaginaire eenheid voorstelt (de vierkants- wortel van -1), k de ruimtelijke frequentie voorstelt (ook 5 wel het golf getal genoemd) en π een bekende constante is.

Het is welbekend dat convolutie in de tijd- en ruimte- domeinen gelijk staat met vermenigvuldiging in het fre- quentiedomein. Zodoende kan de verplaatsing in de ruimte die in vergelijking (3) is ingevoerd om de verplaatsing in 10 de ruimte die veroorzaakt wordt door de beweging van de ontvanger te neutraliseren, weergegeven worden in het frequentiedomein als het product van de Fourier transfor- . . . . . -i2ukurt maties van de schotopname en e I P(f,k) · e',2*KUrt (4) 15

Waar P(f, k) de Fourier transformatie is van de schotopna- me en een functie is van de tijdsfrequentie f en de ruim- telijke frequentie k. Het symbool duidt vermenigvuldi- I ging aan.

20 Zoals in fig. 2, 3 en 5 is weergegeven, elimineert H het seismisch meetsysteem 50 het effect van beweging van I de ontvanger met gebruikmaking van vergelijking (4) door H eerst de Fourier transformatie te berekenen van de schot- I opnames in stap 162. Het seismisch meet- en verwerkings- .25 systeem 51 berekent de Fourier transformatie met gebruik- I making van een willekeurige van de vele bekende technie- I ken, zoals de snelle Fourier transformatie (Fast Fourier H Transform). In stap 164 vermenigvuldigt het seismisch meet- en verwerkingssysteem 51 de Fourier transformatie I 30 van de schotopnames met de Fourier transformatie van de I deltafunctie van vergelijking (3) die wordt voorgesteld I als e”‘2ït^Urt. Tenslotte wordt in stap 166 het I product van stap 164 weer omgezet naar het tijd-ruimte domein met een bewerking die de inverse Fourier transfor- I 35 matie wordt genoemd, hetgeen ook een bekende techniek is.

Een andere werkwijze voor het corrigeren voor bewe- I ging van de ontvanger wordt beschreven, aan de hand van fig. 4, om de schotopname te corrigeren voor de beweging van de ontvangers. Deze werkwijze zal worden beschreven 15 aan de hand van één dergelijke ontvanger, zoals ontvanger 127. In deze werkwijze selecteert het seismisch meet- en verwerkingssysteem 51 gegevens van een ontvanger terwijl de ontvanger dichtbij een plaats is waar de schotopname 5 moet worden vastgelegd. Om de schotopname voor bijvoorbeeld plaats rl27Q vast te leggen, selecteert het seismisch meetsamenstel het gedeelte van de schotopnames van ontvangers 127, 126 en 125, wanneer elke ontvanger nabij plaats rl27Q is. Het gedeelte van de door het seismisch 10 meet- en verwerkingssysteem 51 te selecteren schotopnames wordt aangeduid met de verwijzingsgetallen 127a, 127b en 127c. Aldus selecteert het seismisch meetsysteem het begingedeelte 127a van de schotopname van de ontvanger 127 totdat die ontvanger een afstand vanaf de plaats rl27Q 15 afgelegd heeft die ongeveer gelijk is aan de helft van het groepsinterval. Op dat punt selecteert het seismisch meet-en verwerkingssysteem 51 het middelste gedeelte 127b van de schotopname van de ontvanger 126 totdat die ontvanger zich ook over de helft van het groepsinterval vanaf plaats 20 rl27Q verplaatst heeft. Tenslotte wordt het laatste gedeelte 127c van de schotopname van ontvanger 125 geselecteerd door het systeem 51.

De bovenbeschreven werkwijzen zijn slechts voorbeelden van de werkwijzen voör het corrigeren voor beweging 25 van de ontvanger en de uitvinding wordt niet geacht beperkt te zijn tot enige werkwijze in het bijzonder. Bij voorkeur na de correctie voor de beweging van de ontvanger corrigeert het seismisch meet- en verwerkingssysteem 51 de gegevens voor de beweging van de bron.

30 Correctie voor de beweging van de bron (stap 170-240)

Zoals in fig. 3 is weergegeven, correleert in de voorkeurswerkwijze 150 voor het corrigeren van de gegevens voor beweging van de bron het seismisch meet- en verwer-kingssamenstel 51 de gegevens (nu gecorrigeerd voor bewe-35 ging van de ontvanger door stap 160) met het HFVS referentie zwaai-signaal. Het HFVS referentie zwaai-signaal kan elk gewenst zwaai-signaal zijn en lineaire freguentie-zwaaien (frequentie verandert met een constante snelheid tijdens de zwaai) of niet-lineaire frequentie-zwaaien H (frequentie verandert met een variabele snelheid tijdens H de zwaai) omvatten. Zoals hierna is toegelicht, is de correlatiestap 170 noodzakelijk in een HFVS systeem om de H betrekkelijk lange zwaai te comprimeren tot een gebeurte- 5 nis van korte duur.

H De aarde kan gezien worden als een filter van seismi- H sche energie. Dat wil zeggen, als seismische energie de aarde ingevoerd wordt, zal een ontvanger die op het aard- oppervlak geplaatst is, seismische energie ontvangen waar- 10 van de aard is veranderd door de aarde. De verschillende factoren die de seismische golf wijzigen wanneer ze door de aarde loopt, omvatten: (a) het gebied dichtbij de bron waar de spanningen en energie-absorptie vaak extreem zijn; 15 (b) de reactie van de diffractors die de onder de oppervlakte gelegen grensvlakken omvatten (het signaal dat seismisch werk beoogt te vinden); (c) het gebied dichtbij de oppervlakte, die een onevenredig effect heeft op het wijzigen van de golf? en 20 (d) aanvullende wijzigende effecten vanwege absorp- tie, golfomzetting, meervoudige terugkaatsingen, en dif- I fracties, en dergelijke.

I In de praktijk nemen de ontvangers niet alleen de primaire seismische terugkaatsingen op, maar ook de meer- 25 voudige, diffracties, verstrooide golven, teruggekaatste gebroken golven, oppervlaktegolven en dergelijke, die I elkaar allemaal overlappen in de tijd.

I In het algemeen is een filter een systeem dat een I uitgangssignaal verschaft voor een gegeven ingangssignaal.

I 30 Het uitgangssignaal kan berekend worden als de pulsrespons I voor een filter bekend is. De pulsrespons is het uitgangs- signaal dat door het filter wordt voortgebracht voor een gegeven ingangspulssignaal. Het uitgangssignaal is eenvou- I digweg het ingangssignaal geconvolueerd met de pulsrespons I 35 van het filter.

Het seismische signaal dat wordt waargenomen door de I ontvangers geeft het referentie-ingangssignaal weer dat I wordt beïnvloed door de bovenbeschreven factoren. Seismi- I sche gegevens (of "seismogrammen") zijn nuttig om de a__aa_g ill ’ ' 1 -HR>W—H—U,.—. —~· 17 plaats te bepalen van olie- en gasreservoirs wanneer de gegevens het referentie-ingangssignaal weergeven dat alleen is beïnvloed door de diffractoren die de onder de oppervlakte gelegen grensvlakken omvatten, in tegenstel-5 ling tot een referentie-ingangssignaal dat ook is beïnvloed door de bovenbeschreven signaal-veranderende factoren. Het effect dat de diffractoren hebben op de seismische golven die zich door de aarde voortplanten, wordt de pulsrespons van de aarde genoemd. Vanwege de 10 bovenbeschreven bijkomende signaal-veranderende factoren lijkt het seismische signaal dat ontvangen wordt door de ontvangers in een HFVS weinig op de pulsrespons van de aarde. Seismisch werk beoogt de pulsrespons van de aarde te bepalen, en daardoor de invloeden op de gegevens te 15 elimineren die niet van belang zijn voor seismologen.

Om de lange zwaaiduur uit de opgetekende gegevens te elimineren, correleert het seismisch meetsysteem 50 bij voorkeur de opgenomen gegevens met het referentie zwaai-signaal. De correlatie van twee gegevenssets is een beken-20 de wiskundige bewerking waarbij één gegevensset wordt verplaatst over verschillende afstanden met betrekking tot de andere gegevensset en overeenkomstige waarden van de twee sets met elkaar worden vermenigvuldigd en de producten worden opgeteld om de waarde van de correlatie te 25 geven. In stap 170, weergegeven in fig. 3, worden de gegevens van stap 160, die zijn gecorrigeerd voor de beweging van de ontvanger, gecorreleerd met een referentie zwaai-signaal.

In stap 180 wordt een F-K transformatie (F verwijst 30 naar de tijdsfrequentie en K verwijst naar de ruimtelijke frequentie of het golfgetal) uitgevoerd op de gecorreleerde gegevens van stap 170, hoewel andere geschikte transformaties, zoals de Laplace transformatie, radon-transfor-matie en τ-ρ transformatie, ook gebruikt kunnen worden. De 35 F-K transformatie is een dubbele Fourier transformatie waarbij een signaal dat een functie is van de tijd t, en de ruimte x, wordt omgezet in een signaal dat een functie is van frequentie f, en het golf getal k. Het omgezette signaal kan grafisch worden weergegeven in een grafiek die H de F-K grafiek genoemd wordt, zoals die welke is weergege- ven in fig. 6. Het omzetten van een functie van het tijd- en ruimtedomein naar het frequentie-golfgetaldomein wordt een voorwaartse F-K transformatie genoemd. Analoog wordt 5 het omzetten van een functie van het frequentie-golfgetal- H domein terug naar het tijd- en ruimtedomein een inverse F- K transformatie genoemd. De voorwaartse F-K transformatie wordt wiskundig weergegeven met een dubbele integraal als: I 10 P(k, 0 - Ji p(x,t)e'i27t(kx+ft)dxdi (5) waarin P(k,f) de F-K getransformeerde van p(x,t) is. De inverse F-K transformatie (uitgevoerd in stap 200) wordt weergegeven als: I P(x.t) = ƒƒ P(k,Oe'l27l(kx+ft)dkdr (6) I Zoals wederom in fig. 3 is weergegeven, selecteert I het seismisch meetsysteem in stap 190 een (hieronder I 20 beschreven) gedeelte van de gegevens uit de F-K grafiek I met een constante helling in de tijd. Deze stap kan het best begrepen worden aan de hand van fig. 6, 7 en 8. Fig.

6 geeft een F-K grafiek van een getransformeerde schot- I opname van fig. 7 weer. De frequentie, gemeten in trillin- 25 gen per seconde of "Hertz” (Hz), is weergegeven op de I verticale as en golfgetal, gemeten in trillingen per meter, is weergegeven op de horizontale as. De F-K ge- I transformeerde gegevens zijn weergegeven door de gedeelten I 191 in de F-K grafiek.

I 30 Elke rechte lijn, zoals de lijnen 194, 195, 196, die I beginnen in de oorsprong van de F-K assen en zich naar I buiten toe uitstrekken, stellen seismische gegevens voor I met een bepaalde schijnbare snelheid. Verder is de helling I van elke dergelijke rechte lijn gelijk aan een schijnbare 35 snelheid. In fig. 7 zijn de ontvangers 125, 126, 127, 128 I weergegeven met een seismische golf 132 die zich door de aarde (water inbegrepen) voortplant in de richting van de I pijl 129. De lijn 130 geeft de voortplantingsrichting van seismische golf 132 weer en vormt een hoek met de vertica- — ^^^grr^.-TPCJ'rÏ3MWWntM^--;· - ' _. Γ·ί» > ·; ·Γ·. '▼-i-'yr J I mu ||1|MÉ>^^ i IWBB > IfcTMW—EU»MJJ i Z * --: m 19 le lijn 134. Die hoek wordt de naderingshoek, schijnbare hellingshoek, of eenvoudigweg hellingshoek genoemd en is in fig. 7 en 8 aangegeven als θριρ. De lijn 130 wordt aldus voor de doeleinden van deze aanvrage de hellingslijn 5 of naderingslijn genoemd.

In fig. 8 staat een rechte lijn 133 loodrecht op de hellingslijn 130 en geeft schematisch het golffront van de golven 132 weer als die naar boven lopen onder de hellingshoek 0DIp. Het golffront 133 plant zich naar boven 10 toe door de aarde voort met een bepaalde snelheid die de werkelijke snelheid Vtrue genoemd wordt. De werkelijke snelheid van de seismische golven die zich door het water voortplanten is bij benadering 1500 meter per seconde (3325 mijl (5400 km) per uur), en wordt over het algemeen 15 constant beschouwd. De werkelijke snelheden kunnen eenvoudig bepaald worden door een willekeurige van de vele bekende technieken te gebruiken.

In fig. 8 wordt de horizontale component van de werkelijke snelheidsvector de schijnbare snelheid, Vapp, 20 genoemd. De schijnbare snelheid, Vapp, is:

Vapp = Vtrue / βχη(θΟΙρ). (7) waarin "sin" de trigonometrische sinusfunctie is. De 25 schijnbare snelheid heeft als fysische betekenis dat het de snelheid is van de seismische golf 132 zoals waargenomen door de ontvangers. Terwijl het golffront 133 naar boven beweegt, zal de ontvanger 128 het golffront waarnemen voordat de ontvanger 127 dit waarneemt. Verder zal het 30 golffront horizontaal lijken te lopen met snelheid Vapp, vanwege de afstand tussen de ontvangers 127 en 128 en het tijdsinterval tussen het waarnemen van het golffront door de ontvanger 128 en vervolgens door de ontvanger 127.

Zoals te zien is in de vergelijking (7), is Vapp 35 omgekeerd evenredig aan de sinus van de hellingshoek θβΙρ, gegeven dat Vtrue een constante is. Aldus definieert elke rechte lijn in de F-K grafiek van fig. 6, waarvan de helling Vapp is, een hellingshoek, 0DIp in fig. 7 en 8.

Bovendien geven de gegevens in de F-K grafiek van fig. 6

1 n 1 9C 7 O

20 langs een rechte lijn, zoals de lijn 195, alleen de seismische energie weer die zich naar boven toe onder een bepaalde hellingshoek door de aarde voortgeplant heeft en sluiten seismische energie die zich naar boven toe voort-5 plant onder alle andere hellingshoeken uit.

Zoals in fig. 3, 6 en 7 is aangegeven, corrigeert het seismisch meet- en verwerkingssysteem 51 bij voorkeur de gegevens voor beweging van de bron door het selecteren van een gedeelte van de gegevens uit het F-K domein met een 10 constante tijdhelling in stap 190 (fig. 3). Een voorbeeld-gedeelte met constante tijdhelling wordt weergegeven in fig. 6 als het gedeelte van de gegevens 191 begrensd door de rechte lijnen 194 en 196. Omdat de lijnen 194 en 196 een taartpuntvormig stuk uit de F-K plot definiëren, 15 worden de gegevens tussen de lijnen 194, 196 een gedeelte of taartpuntvormig gedeelte met constante tijdhelling genoemd. Door het selecteren van een taartpuntvormig gedeelte van F-K gegevens en het invers F-K transformeren van de geselecteerde gegevens uit het taartpuntvormige 20 gedeelte in stap 200 selecteert het seismische meet- en verwerkingssysteem 51 alleen de seismische energie die zich naar boven toe door de aarde voortplant binnen een door de hellingen van de lijnen 194 en 196 gedefinieerd bereik van hellingshoeken. Aldus wordt volgens de voor-25 keursuitvoeringsvorm van de uitvinding een gedeelte van de F-K gegevens met constante tijdhelling geselecteerd in stap 190 en invers F-K getransformeerd in stap 200. Het taartpuntvormige gedeelte kan op elke gewenste grootte worden ingesteld en is over het algemeen een functie van 30 de gewenste nauwkeurigheid. De afmeting van het taartpuntvormige gedeelte heeft aldus betrekking op een bereik van hellingshoeken öDIp±A0DIp.

Het resultaat van stap 200 is een schotopname die is gecorrigeerd voor de beweging van de ontvanger en die de 35 seismische energie weergeeft die overeenkomt met een bereik van hellingshoeken Ödip^^DIP zoals hiervoor beschreven, betrekking hebben op de schijnbare snelheid, gedefinieerd door het taartpuntvormige gedeelte. Er dient te worden ingezien dat de seismische energie bij een 21 hellingshoek θβΙρ een superpositie omvat van seismische golven die van miljoenen diffractoren langs lijn 130 teruggekaatst 21 jn. Gebruikmakend van beginselen gebaseerd op de klassieke Doppler theorie, kunnen de gegevens gecor-5 rigeerd worden voor beweging van de bron.

Om de toepassing van de Doppler theorie te begrijpen wordt verwezen naar fig. 7, waarin een bron 112 van plaats sQ aan het begin van de HFVS frequentie-zwaai beweegt naar plaats send aan het einde van de frequentie-zwaai. Punt-10 diffractoren 140, 142, 144 geven voorbeelden van diffrac-torposities langs lijn 130 weer. Lijnen 145 en 146 geven de richting weer waarin de seismische golven lopen van de oorspronkelijke bronpositie sQ respectievelijk de uiteindelijke bronpositie sen<j naar puntdiffractor 140. 15 Soortgelijke lijnen kunnen getrokken worden voor de seismische golven die naar de diffractoren 142, 144 lopen. De seismische golven die teruggekaatst zijn door de diffractoren 140, 142, 144 lopen naar boven toe langs lijn 130 met hellingshoek θβΐρ.

20 Zoals is weergegeven beweegt de bron 112 van links naar rechts en dus weg van de diffractor 140. Omdat de bron van de diffractor af beweegt, zal de periode van het uitgezonden frequentie-zwaai-bronsignaal langer lijken. Anders gezegd, zal de lengte van de frequentie-zwaai 25 langer lijken vanuit het waarnemingspunt van de diffractor 140. Deze verandering in frequentie en lengte van de frequentie-zwaai wordt de frequentieverschuiving volgens de Doppler theorie genoemd. In dit voorbeeld echter nadert de bron de diffractor 144 tijdens de frequentie-zwaai, en 30 dus wordt de frequentie-zwaai korter vanuit het waarnemingspunt van de diffractor 144. De diffractor 142 bevindt zich onder het middelpunt van de baan van de bron wanneer deze tijdens de frequentie-zwaai beweegt, en dus is er geen netto frequentieverschuiving gekoppeld aan de dif-35 fractor 142. Bovendien kan de vervorming tengevolge van de beweging van de bron weergegeven worden door de grootte van de frequentieverschuiving door gebruik te maken van de Doppler theorie. Zoals hierna te zien is, kan de grootte van de Doppler verschuiving berekend worden voor elke H diffractorpositie, of bereik van diffractorposities, en H kunnen geschikte filters ontworpen worden om de gegevens te corrigeren voor de vervorming.

Zoals in fig. 9 is aangegeven, omvatten de voorkeurs- 5 stappen 210 om de Doppler correctiefliters te berekenen en toe te passen, om te corrigeren voor beweging van de bron, als eerste het berekenen van de grootte van de vervorming I in stap 212. Omdat de Doppler frequentieverschuiving de I lengte van de frequentie-zwaai verandert op elke diffrac- I 10 torpositie, kan de grootte van de vervorming tengevolge van de beweging van de bron weergegeven worden door voor I elke diffractor de lengteveranderingen van de frequentie- I zwaai te berekenen. De lengteverandering van de frequen- I tie-zwaai, gemeten in eenheden van milliseconden, wordt 15 dilatatie (of compressie) genoemd, en derhalve wordt in I stap 212 de dilatatie voor elke diffractor berekend. De H dilatatie varieert met de diffractorpositie en wordt aldus I opgedeeld in tijdvensters in stap 214, zodat het seismisch I meet- en verwerkingssysteem 51 een correctiefilter kan 20 verschaffen voor elk tijdvenster in stap 216. Tenslotte I past in stap 218 het seismisch meet- en verwerkingssysteem 51 de correctiefilters toe op de schotopname om te corri- I geren voor de dilatatie.

I Zoals in fig. 10 is aangegeven, omvat de geometrie I 25 die verbonden is met de afleiding van de dilatatie voor een diffractor 140, de bron 112 die beweegt van een oor- spronkelijke positie sQ aan het begin van een frequentie- I zwaai naar een eindpositie s@nd aan het einde van een

I frequentie-zwaai. De diffractor 140 ligt op een diepte Z

30 onder de stilstaande ontvanger 127 en een afstand X ver- I wijderd van de ontvanger. De afstand H staat voor de afstand tussen de ontvanger en de bron 112 in zijn begin- I positie sQ. De hoek 0r is de hoek van de hellingslijn 130 tot de horizontale as. Hoek ΘΓ verhoudt zich tot de hel- I 35 lingshoek eDIP als ör = 90 - eDIp. Zodoende ligt 0r vast zodra een taartpuntvormig gedeelte van de gegevens met I constante helling is geselecteerd uit het F-K domein.

I Seismische golven van de bron op positie sQ lopen langs de lijn 145 in de aangegeven richting, kaatsen terug van de ι·^Γ.!.··πη^ hw»bw»».i> - ; :___ iim —aisiEi^^Maimx"'· γτ j »-w*' "wii»i'm·TV;-Mrww?rwm/.· met, — - · - " ' — 23 diffractor 140 en lopen langs de lijn 130 naar een ontvanger 127. Evenzo loopt een seismische golf, die uitgezonden is door de bron 112 op positie send, in de aangegeven richting langs de lijn 146 , en kaatst terug van de dif-5 fractor 140 en loopt ook langs de lijn 130 naar de ontvanger 127. De hoeveelheid dilatatie wordt berekend als het verschil tussen de tijd die een seismische golf nodig heeft om van de bron 112 op zijn beginpositie sQ naar ontvanger 127 te lopen, en de tijd die een golf nodig 10 heeft om van de bron naar de ontvanger te lopen wanneer de bron op zijn eindpositie send is. Inziend dat de seismische golven evenveel tijd nodig hebben om te lopen langs lijn 130 tussen de diffractor 140 en ontvanger 127, wordt de dilatatie eenvoudigweg het verschil in de tijd die een 15 golf nodig heeft om te lopen van de bron 112 op positie sQ langs lijn 145 naar de diffractor 140, en de looptijd van de bron op positie send naar de diffractor langs lijn 146.

Als Tgo de tijd langs lijn de 145 en Tsend de tijd langs de lijn 146 voorstelt, dan is de dilatatie: 20 DIL - Tsend * Ts0 <8) waarin DIL de hoeveelheid dilatatie is. De dilatatiewaarde DIL is derhalve positief wanneer Tsend groter is dan TSQ 25 (d.w.z. wanneer de bron weg van de diffractor af beweegt) en negatief wanneer Tsen(j kleiner is dan TSQ (de bron beweegt naar de diffractor toe).

Nog steeds verwijzend naar fig. 10 en de stelling van Pythagoras toepassend: 30 ___ (9) = (I0) en 2 - X tan(0r) 35 waarin V de voortplantingssnelheid is van seismische golven in water (1500 meter/seconde), T de tijd is die een seismische golf nodig heeft om van de bron op sO langs de lijn 145 naar de diffractor 140 en langs de hellingslijn 130 naar de ontvanger 127 te lopen. Vergelijking (9) kan j » j m a m 24 herschreven worden als een vierkantsvergelijking en kan dus opgelost worden voor X: waarbij:

c V -B±ylB‘1-4AC

5 x.--- <> C = H4 +V*f -2H2V2T* (Π) 10 A - 4(H* - V27* [1+tan2 (ΘΓ)]) (13) B = -ίΗβ^Ί^-Η3) (14) 15

Er dient te worden opgemerkt dat X in de vergelijking (11) een positieve waarde is als de helling naar beneden en naar rechts is en een negatieve waarde als de helling 20 naar boven en naar rechts is. Met behulp van de vergelijking (11) kan X berekend worden op tijdstip T, en zodra X bekend is, kan Z berekend worden met behulp van vergelijking (10). Het berekenen van X en Z voor elke constante ΘΓ verschaft de positie van een diffractor voor een seis-25 mische gebeurtenis op tijdstip T.

Vergelijking (8) kan herschreven worden als: -- -- (15) DIL = yj(H +ti1TSL-XjL + Z'x- y/iH-Xf + Z* 30 waarin ug de bronsnelheid is en TgL de tijdsduur van de frequentie-zwaai is. Zoals bij nadere beschouwing van de vergelijkingen (11)-(15) te zien is, is de dilatatie DIL een functie van de positie van een diffractor (X en Z), T, bootsnelheid ug en de lengte van de frequentie-zwaai Tsl· 35 Verder heeft de vergelijking (14) alleen een oplossing, als T > H/V.

Onder verwijzing naar fig. 9 en 11 wordt een grafiek van de dilatatie DIL als een functie van de tijd weergegeven voor een bron 112 en een ontvanger 127. Zoals is 25 weergegeven, worden de positieve DIL waarden rechts van de as 188 uitgezet en negatieve DIL waarden links van de as. Hoewel de correctiefliters berekend kunnen worden op een monster voor monster basis (hetgeen de voorkeur kan ver-5 dienen), kunnen bevredigende resultaten in minder ti jd bereikt worden indien de dilatatiekromme wordt verdeeld in segmenten en correctiefliters worden geconstrueerd voor elk segment, in plaats van voor de monsters die de segmenten omvatten. Aldus wordt, volgens de voorkeursuitvoe-10 ringsvorm, de dilatatie DIL gediscretiseerd in segmenten 252, 253, 254, 255 en de daaraan gekoppelde tijdvensters 256, 257, 258, 259, 260. De grootte van de segmenten 252-255, en dus de grootte van de tijdvensters 256-260, kan op elke gewenste grootte ingesteld worden.

15 Vele technieken zijn beschikbaar om geschikte filters te construeren om de schotopnames te compenseren voor de hoeveelheid dilatatie in elk tijdvenster. Bijvoorbeeld kan de zwaai herbemonsterd worden tot At' waarbij 20 Δ/'=—-At

+ DIL

(1«) waarin At de bemonsteringsperiode is voor de schotopname. Na herbemonstering wordt de nieuwe bemonsteringsperiode 25 geannuleerd en At genoemd, waarbij een nieuwe schotopname wordt verschaft. Als een overdreven voorbeeld wordt, voor een zwaai van 1 seconde die met 1 seconde is verlengd en is bemonsterd met een - periode van 2 milliseconden (één monster per 2 milliseconden), de zwaai herbemonsterd op 1 30 milliseconde waarbij tweemaal zoveel monsters verkregen worden. Aan de herbemonsterd© gegevens wordt dan een bemonsteringsperiode van 2 milliseconden gegeven, waarbij de opname tweemaal zo lang gemaakt wordt. De verlengde zwaai wordt dan gecorreleerd met de niet-verlengde zwaai. 35 De fase van het resultaat is de vereiste fasecorrectie.

De fasecomponent van de gegevens is niet nul ten gevolge van de Doppler verschuiving, die het gevolg is van de beweging van het schip. Bovendien is het belangrijkste effect van de vervorming ten gevolge van de beweging van I 26 I de bron alleen zichtbaar in het fasespectrum van de gege- I vens. De vervorming kan geëlimineerd worden door de fase- I component van gegevens naar een constante waarde te dwin- I gen, bij voorkeur fase nul. Aldus leidt, volgens de voor- I 5 keursuitvoeringsvorm, het seismisch meet- en verwerkings- I systeem 51 de fasecomponent af van het dilatatiemodel dat I gekruiscorreleerd is met de referentie-zwaai. Een stan- I daard "all pass" inversiefilter, zoals het Wiener-Levinson I filter, wordt gekozen om de fase-inhoud van de opgenomen I 10 gegevens te elimineren na correlatie met het referentie- zwaaisignaal. Een "all pass" inversiefilter verandert de I amplitude-inhoud van de gegevens niet, maar alleen de I fase-inhoud. Het filter wordt bij voorkeur geconstrueerd I om de fase-inhoud te elimineren, waardoor het uitgangssig- I 15 naai van het filter een fase nul heeft.

I De correctiefilters worden bij voorkeur toegepast op het hele gegevensspoor en vervolgens worden de geschikte segmenten van elk gecorrigeerd spoor geselecteerd en met elkaar gecombineerd om een volledig gecorrigeerd stel I 20 gegevens te vormen. Aldus wordt de correctie voor de I gegevens voor een tijdvenster van, bijvoorbeeld, 1 seconde I op de gegevens toegepast. Evenzo worden de correcties voor I tijdvensters van 2 seconden, 3 seconden, 4 seconden, I enzovoorts, op het stel gegevens toegepast, waardoor vier I 25 stellen gegevens worden gegenereerd, die elk zijn gecorri- I geerd door een bepaald correctiefilter. Vervolgens worden I alleen de gecorrigeerde gegevens van 0 tot 1,5 seconden geselecteerd uit het eerste stel gegevens, worden de gecorrigeerde gegevens van 1,5 tot 2,5 seconden geselec- 30 teerd uit het tweede stel gegevens, de gecorrigeerde gegevens van 2,5 tot 3,5 seconden uit het derde stel gegevens, de gecorrigeerde gegevens van 3,5 tot 4,5 secon- den uit het vierde stel gegevens, enzovoorts.

H Na het corrigeren van de seismische gegevens voor 35 beweging van de ontvanger en de bron voor een gedeelte met I constante helling in stap 210 (fig. 3), wordt het volgende I gedeelte hellingen van de F-K gegevens geselecteerd in stap 240 en worden de stappen 200-210 herhaald totdat alle F-K gegevens zijn geselecteerd. Zodra alle gegevens zijn 27 gecorrigeerd voor elk gedeelte hellingen van de F-K gegevens, worden de resultaten in stap 230 bij elkaar opgeteld om de gewenste gegevens te verschaffen die gecorrigeerd zijn voor beweging van de bron en de ontvanger.

5 Talrijke veranderingen en aanpassingen zullen duide lijk zijn voor de vakman zodra het hiervoor geopenbaarde ten volle begrepen is. Het is de bedoeling dat de hiernavolgende conclusies zodanig worden geïnterpreteerd dat al dergelijke variaties en wijzigingen worden omvat.

1 n 1 9 R 7 Q

Claims (23)

1. Werkwijze voor het corrigeren van seismische gegevens voor vervorming die veroorzaakt wordt door de beweging van een seismische bron en de beweging van een seismische ontvanger, omvattende; 5 (a) het corrigeren van seismische gegevens voor beweging van de ontvanger; (b) het correleren van voor de ontvanger gecorrigeerde seismische gegevens van stap (a) met een referentie-frequentie-zwaai ("frequency sweep") signaal, dat 10 gebruikt wordt door de seismische bron om seismische golven op te wekken; (c) het berekenen van een voorwaartse F-K transformatie van de gecorreleerde gegevens van stap (b) om F-K getransformeerde gegevens te verschaffen; 15 (d) het selecteren van een gedeelte met constante helling uit de F-K getransformeerde gegevens; (e) het berekenen van een inverse F-K transformatie van het gedeelte van de F-K getransformeerde gegevens met constante helling om invers F-K getransformeerde 20 gegevens te verschaffen; en (f) het berekenen van een geschikt correctiefilter voor de invers F-K getransformeerde gegevens.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de stap van het selecteren van een gedeelte van de F-K getransformeer- 25 de gegevens met constante helling het selecteren van F-K getransformeerde gegevens, die overeenkomen met een van tevoren bepaald gebied van hellingshoeken omvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de stappen van het selecteren van een gedeelte van F-K getransfor- 30 meerde gegevens met constante helling (stap (d)), het berekenen van een inverse F-K transformatie van het geselecteerde gedeelte van de gegevens met constante helling (stap (e)) en het berekenen van een geschikt correctiefilter voor de inverse F-K getransformeerde gegevens (stap 35 (f)) worden herhaald voor aanvullende gebieden van F-K gegevens met constante helling.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij het correctief ilter wordt toegepast op de seismische gegevens om te corrigeren voor de beweging van de bron.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, waarbij de stap van 5 het berekenen van een geschikt correctiefilter het berekenen van ten minste een dilatatiewaarde voor de invers F-K getransformeerde gegevens omvat.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij de seismische gegevens worden opgewekt door de bron, die seismische 10 golven uitzendt onder gebruikmaking van het referentiefre-quentie-zwaaisignaal, en de dilatatiewaarde wordt berekend door de tijd die een seismische golf nodig heeft om van de bron naar de ontvanger te lopen aan het einde van de frequent ie-zwaai af te trekken van de tijd die een seismi- 15 sche golf nodig heeft om van de bron naar de ontvanger te lopen aan het begin van de frequentie-zwaai.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de invers F-K getransformeerde gegevens seismische gegevens omvatten, die zijn teruggekaatst door meerdere verstrooiers, 20 die liggen langs lijnen die overeenkomen met het van tevoren bepaalde gebied van hellingshoeken, en meerdere dilatatiewaarden worden berekend voor de seismische gegevens .

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij de dila- 25 tatiewaarden worden gediscretiseerd in segmenten.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de stap van het berekenen van een geschikt correctiefilter het herbe-monsteren van de seismische gegevens met een bemonste-ringsperiode die verschilt van de bemonsteringsperiode die 30 aanvankelijk is gebruikt om de seismische gegevens te bemonsteren, omvat.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de stap van het berekenen van een geschikt correctiefilter ook het berekenen van meerdere "all pass" inversiefilters omvat, 35 waarbij elk "all pass" inversiefilter overeenkomt met een bepaald segment van de dilatatiewaarden.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de resultaten van het toepassen van de correctief ilters op de seismische gegevens bij elkaar worden opgeteld. 1 n 1 OR 7 Q I 30

12. Werkwijze voor het corrigeren van mariene seismi- I sche gegevens voor vervorming die veroorzaakt wordt door I de beweging van een seismische bron, omvattende: I het in delen verdelen van de seismische gegevens, I 5 waarbij elk deel overeenkomt met een bereik van hellings- I hoeken; I het berekenen van Doppler correctiefilters voor de I delen; en het toepassen van de Doppler correctiefilters op de I 10 delen.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de stap I van het in delen verdelen van de seismische gegevens omvat: I berekenen van een transformatie van de seismische I 15 gegevens om getransformeerde gegevens te verschaffen; I het selecteren van een onderverzameling van de ge- I transformeerde gegevens; en I het berekenen van een inverse transformatie van de onderverzameling. I 20

14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij de stap I van het berekenen van een transformatie het berekenen van I een F-K transformatie omvat en de stap van het berekenen I van een inverse transformatie het berekenen van een inver- I se F-K transformatie omvat. I 25

15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij de stap I van het berekenen van een transformatie het berekenen van I een r-p transformatie omvat en de stap van het berekenen I van een inverse transformatie het berekenen van een inver- se τ-ρ transformatié omvat. I 30

16. Werkwijze volgens conclusie 15, waarbij de stap I van het berekenen van een transformatie het berekenen van een Laplace transformatie omvat en de stap van het bereke- I nen van een inverse transformatie het berekenen van een I inverse Laplace transformatie omvat. I 35

17. Werkwijze volgens conclusie 16, waarbij de Dop- I pier correctiefilters "all pass" inversie filters omvat- I ten.

18. seismisch systeem, omvattende: I een seismisch meet- en verwerkingssysteem; een gebruikersinvoerinrichting die gekoppeld is met het seismisch meet- en verwerkingssysteem; een weergeefinrichting die gekoppeld is met het seismisch meet- en verwerkingssysteem; 5 waarbij het seismisch meet- en verwerkingssysteem een verwerkingseenheid en een opslageenheid omvat, en het seismisch meet- en verwerkingssysteem seismische gegevens corrigeert voor beweging van de bron door het berekenen van een F-K transformatie van de seismische gegevens, het 10 berekenen van een inverse F-K transformatie van een gedeelte van de F-K getransformeerde gegevens met constante helling, en het berekenen en toepassen van geschikte correctiefilters voor elk gedeelte van F-K getransformeerde gegevens met constante helling.

19. Seismisch samenstel volgens conclusie 18, waarbij het seismisch meet- en verwerkingssysteem een gedeelte van de F-K getransformeerde gegevens met constante helling selecteert, dat overeenkomt met een van tevoren bepaald bereik van hellingshoeken.

20. Seismisch systeem volgens conclusie 19/ waarbij het seismisch meet- en verwerkingssysteem meerdere taartpuntvormige delen van F-K getransformeerde gegevens selecteert, een stel geschikte correctiefilters berekent voor elk geselecteerd taartpuntvormig deel van gegevens met 25 constante helling, het stel geschikte correctiefilters toepast op de seismische gegevens die opgenomen zijn door de ontvanger, en de seismische gegevens bij elkaar optelt nadat zij gefilterd zijn door het stel correctiefilters.

21. Seismisch systeem, omvattende: 30 een seismisch meet- en verwerkingssysteem; tenminste een seismische bron die gekoppeld is met het seismisch meet- en verwerkingssysteem; ten minste één seismische ontvanger die gekoppeld is met het seismisch meet- en verwerkingssysteem; 35 een gebruikersinvoerinrichting die gekoppeld is met het seismisch meet- en verwerkingssysteem; en een weergeefinrichting die gekoppeld is met het seismisch meet- en verwerkingssysteem; waarbij het seismisch meet- en verwerkingssysteem een Η bron- en ontvangerinterface-eenheid, een verwerkingseen-heid, en een opslageenheid omvat, en het seismisch meetel en verwerkingssysteem voor beweging van de bron corrigeert H door het berekenen van een F-K transformatie van seismi- 5 sche gegevens, die zijn waargenomen door de ontvangers, waarbij een inverse F-K transformatie berekend wordt van een gedeelte van de F-K getransformeerde gegevens met constante helling, en waarbij geschikte correctiefliters H worden berekend en toegepast voor elk taartpuntvormig H 10 gedeelte van F-K getransformeerde gegevens.

22. Seismisch systeem volgens conclusie 21, waarbij het seismisch meet- en verwerkingssysteem een gedeelte van de F-K getransformeerde gegevens met constante helling selecteert, dat overeenkomt met een van tevoren bepaald 15 bereik van hellingshoeken.

23. Seismisch systeem volgens conclusie 22, waarbij H het seismisch meet- en verwerkingssysteem meerdere gedeel- tes van F-K getransformeerde gegevens met constante hel- ling selecteert, een stel geschikte correctiefilters 20 berekent voor elk geselecteerd gedeelte van gegevens met constante helling, het stel geschikte correctiefilters toepast op de seismische gegevens die zijn waargenomen door de ontvanger en de seismische gegevens bij elkaar optelt nadat zij gefilterd zijn door het stél correctie- 25 filters.