NO177978B - Fremgangsmåte ved marine seismiske undersökelser - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår generelt marine seismiske under-søkelser.

Bruk av en vertikalt hellende (skråttliggende) kabel for innsamling av marine seismiske data har vært foreslått i US-patent 4.353.121 utstedt i 1982. En primær fordel med å anvende en slik skråttliggende kabel er at dette muliggjør reduksjon av støy som følge av sekundære refleksjoner (ghost/"spøkelses"-refleksjoner) , i de seismiske data. Ved innsamling av de marine data sendes et signal fra en seismisk kilde ned gjennom vannet inntil det treffer en reflekterende grenseflate. Det reflekterte signal forplanter seg så oppad til seismiske detektorer plassert langs kabelen og til vannoverflaten. Signalet blir så reflektert nedad av grenseflaten mellom vann og luft, og blir igjen detektert av de seismiske detektorer. Denne refleksjon er betegnet som sekundær refleksjon (spøkelses-refleksjon). Deteksjonen av den sekundære refleksjon sammen med den primære refleksjon resulterer i en forvrengt bølgeform sammenlignet med bølgeformen fra kilde-pulsen. Den kombinerte effekt av den sekundære refleksjon med den primære refleksjon, resulterer i en interferens med utbalansering ved noen frekvenser og forsterkning ved andre frekvenser.

I ovennevnte US-patent ble kabelen ført med en skråstilling eller vertikal vinkel på omkring 2°. Den primære refleksjon fra hver seismisk grenseflate og den tilhørende sekundære refleksjon blir mottatt av hver detektor og registrert med en feltregistreringsinnretning. På grunn av kabelens skråstilling blir for hver reflekterende grenseflate tidsavstanden mellom deteksjonen av den primære og den sekundære refleksjon større, desto lengre detektoren befinner seg fra kilden. Etter at typiske dataprosesseringsoperasjoner er foretatt, såsom demul tipl eks ing, f or sterkningsg j envinning og sortering til filer med felles dybdepunkt, og statiske tids-forskyvninger anvendes for å korrigere de primære retursignaler i forhold til et referansenivå, vanligvis vannoverflaten. For hver grenseflate bestemmes så hastigheten av de primære refleksjoner. Det utføres NMO-korreksjon og de primære refleksjoner blir innrettet i tid og stakket i tidsdomenet,' for derved å frembringe en forbedret primær stakk, mens de enkelte sekundære signaler ikke blir fremhevet fordi disse ikke er innbyrdes innrettet i tid.

Disse data blir så prosessert slik at statiske korrek-sjoner også utføres for å korrigere de sekundære retursignaler i forhold til referansen, og fasen av slike retursignaler blir reversert. På en måte som har likhet med stakkin-gen av de primære retursignaler, blir de sekundære refleksjoner tidsinnrettet og stakket i tidsdomenet, for derved å frembringe en forsterket sekundær stakk, mens den primære stakk ikke blir fremhevet på grunn av manglende tidsinnret-ning. De sto stakker blir så summert.

Den metode for statisk tidsforskyvning som er beskrevet i ovennevnte US-patent, korrigerer for tidsforskyvning av signaler som forplanter seg vertikalt. Denne metode gir imidlertid ikke riktig korreksjon for tidsforskyvningen av refleksjoner som har varierende vinkelstillinger i vannet. Seismiske refleksjoner kan ankomme til den seismiske kabel med varierende vinkelstillinger avhengig av posisjonen av detektoren på den seismiske kabel, dybden av den reflekterende grenseflate og fallvinkelen av den reflekterende grenseflate.

US-patent 4.319.347 viser en metode til å diskriminere uønsket seismisk energi ved kombinasjon av forskjellige grupper som inngår i hydrofonkabelen, slik at det under prosessering kan syntetiseres forskjellige retningsfølsom-heter uten av den fysiske kabelkonfigurasjon forandres. US-patent 4.644.508 beskriver en metode for selektiv forsterkning av seismiske bølger som beveger seg i en bestemt retning.

Det er et formål med denne oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte som omfatter prosessering av seismiske data registrert ved bruk av detektorer plassert langs en kabel som slepes bak et fartøy med en vertikal

vinkel som i det vesentlige kan bestemmes. Det nye og særegne i ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at prosesseringen omfatter i hovedsak å fjerne den tidsforskyvning i de registrerte data. Denne løsning innebærer at

alle datahensdelser som registreres, bringes til å opptre som om de ble registrert ved hjelp av en horisontal kabel.

Marinseismiske data innsamles i henhold til dette ved bruk av en kabel som slepes bak et fartøy med en hellende orientering i vannet. De registrerte data prosesseres for å fjerne tidsforskyvningen i de registrerte data med hensyn til seismiske signaler som ankommer til kabelen med varierende planbølge-vinkler. Dette omfatter en utførelse hvor dataene blir prosessert for å innrette de primære signaler innbyrdes, for derved samtidig å feilinnrette de sekundære signaler. Dataene kan også prosesseres slik at de sekundære signaler innrettes innbyrdes, idet de primære signaler derved feil-innrettes. De to resulterende datasett kan så summeres.

Nærmere angivelser av ytterligere nye og særegne trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er tatt inn i de underordnede patentkrav.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: fig. 1 viser innsamling av marinseismiske data i henhold til denne oppfinnelse. Fig. 2 viser forskjeller i tidsforskyvning, henholdsvis en horisontal kabel og en skråttliggende kabel, med hensyn til signaler som treffer kabelen med forskjellige bølgefront-orienteringer. Fig. 3 viser en seksjon av seismiske data prosessert ved hjelp av den statiske metode i henhold til den tidligere kjente teknikk. Fig. 4 viser en seksjon av seismiske data prosessert ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. l viser et sjøgående seismisk fartøy 10 som seiler på overflaten 12 av en vannmasse. En energikilde 14 slepes av fartøyet 10 for å sende seismiske signaler ned gjennom vannet. Den kildetype som er mest hyppig i bruk ved marine seismiske undersøkelser, er for tiden luftkanoner, selv om også andre kilder kan benyttes. Videre sleper fartøyet en lytte- eller hydrofonkabel 16 med et flertall detektorer anbragt langs denne, normalt i form av såkalte hydrofongrup-per (hydrophone arrays) 18a, 18b, ..., 18x. Kabelen ligger hellende på skrå nedad fra sin fremre ende mot dens bakre ende med en vinkel a i forhold til horisontalen, idet vinke-len typisk kan være mellom 2° og 4<*>.

Videre er det på fig. 1 vist to planbølger A og B. Planbølgen A representerer et seismisk signal som nærmer seg kabelen fra en retning direkte under kabelen. Planbølgen B representerer et seismisk signal som nærmer seg kabelen i en annen vinkel. De signaler som detekteres av hydrofongruppen vil ankomme til kabelen med varierende vinkler avhengig av avstanden fra kilden til detektoren, dybden av den reflekterende grenseflate og fallvinkelen for den reflekterende grenseflate.

Størrelsen av tidsforskyvningen mellom det tidspunkt et seismisk signal detekteres av den skråttliggende kabel, og det tidspunkt signalet ville ha blitt detektert av en horisontal kabel, er en funksjon av den vinkel som signalet ankommer til kabelen med, og forskjellen i dybde av den skråttliggende kabel i forhold til en horisontal kabel. Fig. 2 illustrerer variasjonen i denne forskyvning for det primære signal, hvor A tA viser forskjellen i forskyvningen for en horisontal kabel i forhold til en skråttligende kabel ved en planbølge A, og A tB representerer forskjellen i forskyvningen for en horisontal kabel i forhold til en skråttligende kabel for planbølgen B.

Ved den praktiske utførelse av foreliggende oppfinnelse blir seismiske data innsamlet og registrert på samme måte som ved kabler som er i det vesentlige horisontale. Forbehand-lingstrinn i henhold til vanlig standard utføres, såsom demultipleksing og trase-forsterkningsbehandling. Dataene formateres til skuddsamlinger og hver datasamling transformeres fra tid4vstands-domenet til frekvens-/bølgetallsdomenet (horisontalt) ved å gjennomføre en todimensjonal Fourier-transformasjon. Med vanlige matematiske symboler blir denne transformasjon skrevet slik:

Oppadgående hendelser eller komponenter i det transformerte datasett bringes til å opptre som om de var registrert med en horisontal kabel ved avbildning av det horisontale bølgetall kx som et nytt horisontalt bølgetall kx'.

Avbildningsfunksjonen er:

hvor v = lydhastigheten i vannet

w = vinkelfrekvens

a = kabelens helningsvinkel (i radianer) i forhold til horisontalen.

Dette resulterende datasett vil bli betegnet som datasett A.

På lignende måte blir de nedadgående komponenter eller sekundære signaler bragt til å opptre som om de var registrert med en horisontal kabel, ved hjelp av avbildningsfunksjonen:

Dette siste datasett som kan betegnes som datasett B, blir så prosessert videre for å bringe de nedadgående hendelser eller komponenter (sekundære refleksjoner) til å innrettes i forhold til de oppadgående komponenter i datasett A. Denne prosessering utføres ved å multiplisere funksjonen med faktoren (l/R)exp(i4fkzZ)

hvor Z = den horisontale kabeldybde som dataene transformeres til

R = refleksjonskoeffisienten ved vannoverflaten

Dette resulterende datasett blir her betegnet som datasett C.

Datasettene A og C kan så summeres, og de summerte data transformeres tilbake til tidsforskyvningsdata ved å foreta en invers todimensjonal Fourier-transformasjon, normalt representert ved

Normal dataprosessering, såsom NMO-korreksjon og stakking blir så utført.

Eventuelt kan datasettene A og C individuelt underkastes en invers transformasjon tilbake til tidsforskyvningsdata. Typisk blir så de to datasett analysert med hensyn på hastig-het, korrigert for normal forskyvning (NMO) og stakket. De to stakkede datasett kan så summeres. Et annet alternativ er etter transformasjon av datasettene A og B tilbake til tids-forskjøvne data, at datasettene kan summeres og så stakkes.

Den fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen som her er beskrevet, blir normalt utført ved anvendelse av en datamaskin av den type som ofte benyttes i denne bransje. Skriving av dataprogrammer for å utføre fremgangsmåten ligger innenfor den vanlige fagmanns arbeidsområde.

Fig. 3 viser en seksjon av data prosessert ved anvendelse av den statiske tidsforskyvningsmetode ifølge den tidligere kjente teknikk. Fig. 4 viser de samme data prosessert ved bruk av foreliggende oppfinnelse. Disse figurer viser i det parti som er betegnet med "A" den direkte ankomst av det seismiske signal. Den direkte ankomst er tatt med i tillegg til andre refrakterte eller reflekterte signaler fordi den direkte ankomst er et i hovedsak horisontalt forplantet signal og forskjellen mellom den tidligere kjente prosessering og prosesseringen ifølge foreliggende oppfinnelse, blir derved mer tydelig. Det kan observeres i fig. 3 og 4 at det blir forholdsvis liten forskjell i traser med liten forskyvning, hvor dybden av den skråttliggende kabel er lite forskjellig fra dybden av en horisontal kabel. For traser med stor forskyvning hvor vanndybden ved den skrått liggende kabel øker, er imidlertid forskjellen i de viste data mer tydelig, idet de data som er prosessert ved hjelp av foreligende oppfinnelse har større båndbredde enn data prosessert ved hjelp av den tidligere kjente statiske metode.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved marine seismiske undersøkelser omfat-tende prosessering av seismiske data registrert ved bruk av detektorer plassert langs en kabel som slepes bak et fartøy med en vertikal vinkel som i det vesentlige kan bestemmes, karakterisert ved at prosesseringen omfatter i hovedsak å fjerne den tidsforskyvning i de registrerte data som er resultatet av kabelens vertikal vinkel i forhold til horisontalplanet, for seismiske signaler som ankommer ved den hellende kabelen fra varierende retninger.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved transformering av skudd-samlingsdata fra tidsforskyvningsdomenet til horisontalt bølgetall/frekvens-domenet, avbildning av horisontale bølge-tall for hendelser i de transformerte data til horisontale bølgetall slik at hendelser opptrer som om de var registrert med en horisontal kabel, for derved å generere gjenavbildede data, og transformering av de gjenavbildede data tilbake til tidsforskyvningsdomenet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved transformering av skudd-samlingsdata fra tidsforskyvningsdomenet til data i horisontalt bølgetall/frekvens-domenet, avbildning av horisontale bølgetall for hendelser i de transformerte data til nye horisontale bølgetall, slik at oppadgående hendelser opptrer som om de var registrert med en horisontal kabel, slik at det genereres et datasett A, avbilding av horisontale bølgetall for hendelser i de transformerte data til nye horisontale bølgetall, slik at de nedadgående hendelser opptrer som om de var registrert med en horisontal kabel, slik at det genereres et datasett B, prosessering av datasett B slik at de nedadgående hendelser bringes til innretning eller overensstemmelse med oppadgående hendelser i datasett A, slik at det genereres et datasett C, summering av datasettene A og C, og invers transformering av summen av datasettene A og C fra horisontalt bølgetall/frekvens-domenet til tidsforskyvningsdomenet .

4. Fremgangsmåte ifølge krav l, karakterisert ved transformering av skudd-samlingsdata fra tidsforskyvningsdomenet til horisontalt bølgetall/frekvens-domenet, avbilding av horisontale bølge-tall for hendelser i de transformerte data til nye horisontale bølgetall, slik at oppadgående hendelser opptrer som om de var registrert med en horisontal kabel, slik at det genereres et datasett A, avbilding av horisontale bølgetall for hendelser i de transformerte data til nye horisontale bølge-tall, slik at nedadgående hendelser opptrer som om de var registrert med en horisontal kabel, slik at det genereres et datasett B, prosessering av datasett B slik at de nedadgående hendelser bringes til innretning eller overensstemmelse med oppadgående hendelser i datasett A, slik at det genereres et datasett C, invers transformering av datasettene A og C separat fra horisontalt bølgetall/frekevens-domenet til tidsforskyvningsdomenet, og summering av datasettene A og c.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at de oppadgående hendelser bringes til å opptre som om de var registrert med en horisontal kabel ved avbildning av horisontale bølgetall til nye horisontale bølgetall ved anvendelse av relasjonen: hvor kx' = nytt horisontalt bølgetall kx = horisontalt bølgetall v = lydhastigheten i vannet a = kabelens helnings-vinkel (i radianer) i forhold til horisontalen w = vinkelfrekvens.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at de oppadgående hendelser bringes til å opptre som om de var registrert med en horisontal kabel ved avbildning av horisontale bølgetall til nye horisontale bølgetall ved anvendelse av relasjonen: hvor kx' = nytt horisontalt bølgetall kx = horisontalt bølgetall v = lydhastigheten i vannet a = kabelens helnings-vinkel (i radianer) i forhold til horisontalen w = vinkelfrekvens.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at de nedadgående hendelser bringes til å opptre som om de var registrert med en horisontal kabel ved avbildning av horisontale bølgetall til nye horisontale bølgetall ved anvendelse av relasjonen: hvor kx' = nytt horisontalt bølgetall kx = horisontalt bølgetall v = lydhastigheten i vannet a = kabelens helnings-vinkel (i radianer) i forhold til horisontalen w = vinkelfrekvens.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at de nedadgående hendelser bringes til å opptre som om de var registrert med en horisontal kabel ved avbildning av horisontale bølgetall til nye horisontale bølgetall ved anvendelse av relasjonen: hvor kx'= nytt horisontalt bølgetall kx = horisontalt bølgetall v = lydhastigheten i vannet a = kabelens helnings-vinkel (i radianer) i forhold til horisontalen w = vinkelfrekvens.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at datasett B prosesseres slik at de nedadgående hendelser bringes til innretning eller overensstemmelse med oppadgående hendelser ved multiplikasjon med faktoren: hvor: Z = den horisontale kabeldybde som dataene trans formeres til R = refleksjonskoeffisienten ved vannoverflaten

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at datasett B prosesseres slik at de nedadgående hendelser bringes til innretning eller overensstemmelse med oppadgående hendelser ved multiplikasjon med faktoren: hvor: Z = den horisontale kabeldybde som dataene trans formeres til R = refleksjonskoeffisienten ved vannoverflaten