NO332514B1 - Fremgangsmate for maling av flerveis fjernfelts kildesignaturer fra seismiske undersokelser - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet en fremgangsmåte til måling av flerveis fjernfelts kildesignaturer fra seismiske undersøkelser hvorved det benyttes en uthentningsteknikk med vertikal kabel, der vertikale kabeldata hentes ut, de rette mottakere er spesifisert for å måle signaturen, data er sortert i felles valgte mottakersamlinger FVMS der den direkte bølge med felles mottakersamling blir riktig vindusbehandlet, vinklene for hver direkte bane blir beregnet og amplituden på signaturene normaliseres for derved å frembringe flerveis fjernfeltssignaturer for den seismiske kildeoppstilling som har samme karakteristikker som de som frembrakte de seismiske refleksjoner.

Description

Oppfinnelsesfeltet

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for måling av flerveis fiernfelt-signaturer for eksplosive marine kilder med seismisk datafrembringelse for oljeleting og mer bestemt en fremgangsmåte der målingen av de flerveis fjernfeltssignaturer frembringes ved hjelp av den vertikale kabelteknikk. Som et resultat for det endelige seismiske bilde en høyere oppløsning.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Grunnlag for seismiske kildesignaturer er en gjengivelse av den akustiske trykk som en funksjon av tid. Dette kjennetegnes som småbølger som forplanter seg med sitt friflateekko og hvis amplitude er omvendt proporsjonal med dens avstand fra kilden.

Interessen for luftkanonsignaturer har medført forslag for bedre målemetoder, empiriske undersøkelser av forholdet mellom signaturkarakteristikkene og kanonparametrene, metoder for å forbedre syntetiske beregninger såvel som studier av virkningen signaturenes retningsavhengighet har på seismiske data.

Videre er noen metoder i litteraturen forslag om å rulle ut kildesignaturen fra marine seismiske refleksjonsdata under hensyntagen til retning for eksempel Krail, P.M. og Shin Y, i "Deconvolution of a directional marine source", Geophysics utg. 55, no 12, s. 1542-1548 (1990) og Roberts, G. A og Goulty, N. R. I "Directional deconvolution of Marine Seismic Reflection Data: North Sea Example", Geophysical Prospecting, utg. 38, s. 881-888(1990).

For beregning av avrullingsfilteret krever disse metoder kjennskap til fjernfelts kildesignaturene som stråles i alle retninger og som er kjent som "flerveis fjernfeltssignaturer".

De marine seismiske kilder for oljeleting er luftkanonoppstillinger. Oppstillingene er dannet av luftkanoner med forskjellige volumer plassert i forskjellige stillinger i x- og y-retningene, men har tilnærmet samme dybde. Kombinasjonen av luftkanoner med forskjellige volumer reduserer boblevirkningen som fremkommer ved denne type kilde plassert under vann og altså øker effekten for denne kildetype.

Signaturen for en luftkanonoppstilling avhenger av mange faktorer: område for kanonvolumene, oppstillingens geometri, kanonenes avfyringssynkronisering, observasjonsretningen i forhold til oppstillingen og stort sett alt utstyr som tar del i frembringelsen av denne signatur.

Problemet med å frembringe fjernfeltssignaturen er godt forstått. Når det gjelder kildeoppstillinger må det tas i betraktning en begrensning av atskillelsen mellom kilde og mottaker. Et signal som frembringes av det fjerneste kildeelement i oppstillingen må ankomme ved ethvert mottakspunkt samtidig med de signaler som frembringes av det nærmeste kildeelement i sentrum av oppstillingen.

Denne atskillelse er kjent som fjernfeltet for en oppstilling. Hvis mottakeren er for nær oppstillingen blir dette krav ikke tilfredsstillet og forvrengninger oppstår avhengig av dimensjonen på kildeoppstillingen. Ved fjernfeltet vil bølgeformen på signaturen variere ifølge den posisjon hvorfra den blir observert. Denne virkning kalles direktivitet eller flerveisvirkning som får signaturen til å variere alt etter innfallsvinkelen og asimutvinkelen i forhold til den frie overflate.

Flerveis fjernfeltssignaturen for en oppstilling kan ikke overvåkes ved vanlig datafrembirngelse. R.C. Johnston et al. I Special Report of the SEG technical Standards Committee, SEG standards for specifying marine seismic energy sources, Geophysics, utg. 53 nr. 4 s. 566-575 (1988) beskriver en metode ved bruk av lydbøyer for å frembringe signaturene. Forskjellene i søkeomgivelsene og instrumentene som benyttes fører til betydelig variasjon mellom den virkelige signatur og den som frembringes.

Det er derfor blitt foreslått en metode til beregning av luftkanonsignaturer ved hjelp av nærfelthydrofoner for deretter å behandle disse data til frembringelse av fjernfeltssignaturene som beskrevet av G. E. Parkes et al. I "The signature of an air-grun: Computation from near-field measurements inkluding interactions - Practical Considerations", Society of Exploration Geophysics (SEG), utg. 48, nr. 2, s. 105-111

(1984). Denne metode synes å være brukbar i praksis, men den vanskeliggjør utsetning av en luftkanonoppstilling. Det er også blitt foreslått metoder for å modellere fjernfeltssignaturen. I dette tilfellet er de viktige parametre som man må kjenne til: opprinnelig trykk, kanonposisjoner, kanon volumer, tidspunkter for kanonavfyring og det åpne portområde i forhold til tid for hver kanon. De fleste av disse parametre varierer fra skudd til skudd og deres målinger er ikke lett å frembringe under en vanlig operasjon. Se i denne forbindelse Dragoset W. I "A comprehensive Method for Evaluating the Design of Air-guns and Air-gun Arrays". The leading Edge of Exploration, utg. 3, s. 52-61 (1984).

I korthet oppstår direktivitet eller flerveisvirkning på grunn av dimensjonen på de seismiske kildeoppstillinger. Oppstillingen inneholder luftkanoner med forsjellige volumer for å bidra til effekten fra kilden og for å oppheve boblevirkningen som også skapes av denne kildetype. Det følger av dette at det registrerte bølgefelt er den lineære superposisjon av svarene fra hvert kildeelement. Dette betyr at romlig sammensmeltning kan finne sted på grunn av de endelige dimensjoner av kildeoppstillingen. Sammen-smeltningen varierer ifølge vinkelen på bølgen som ankommer ved den punktformede observatør, noe som fører til direktivitet.

Fjernfeltssignaturen kan ikke frembringes samtidig med vanlig operasjon for datauthentning. Mottakerene inne i hydrofonkabelen er ikke i fjernfeltet fordi de befinner seg bak det seismiske fartøy i dybder som varierer fra 10 til 12 m. Den normale prosedyre er å utføre et annet søk for å frembringe et kvantitativt anslag over signaturen ved bruk av lydbøyer.

US patent nr. 4.476.550 omhandler en metode til å frembringe fjernfeltsiganturen for en oppstilling av lydkildeenheter der hver av disse er liten sammenlignet med bølgelengden for den høyeste frekvens som er av interesse. Dette oppnås ved avfyring av luftkanonene sekvensielt slik at hver frembringer all sin signifikant stråling før den neste avfyres og/eller ved avfyring av mer enn en luftkanon om gangen og ved å adskille dem med minst en bølgelengde med den laveste frekvens som er av interesse. Fjernfeltssignaturen for hver enhet blir målt av en trykkfølsom detektor nær ved luftkanonen, men i et område der fasespektret for trykkfeltet er uavhengig av asimut og rekkevidde. Fjerfeltssignaturen for oppstillingen avledes fra den målte signatur ved summering. Denne metode benytter det vanlige opplegg for frembringelse av informasjon med hydrofonkabel.

Et annet eksperiment for å komme frem til fjernfeltssignaturen skaper visse problemer ved å gjenta noen uthentningsparametre. Slike problemer er knyttet til forskjeller i instrumenter og hydrofonsvar, kildens dybder og sjøforhold som kan finne sted når fjernfeltssignatur og data blir uthentet. Det er derfor blitt foreslått en metode til beregning av luftkanonsignaturer ved bruk av nærfelthydrofoner for deretter å behandle disse data for å trekke ut fjernfeltssignaturer som omhandlet av Ziolkowski, A et al i "The Signature of an Air-gun array - computation from near field measurements including interactions" - Geophysics utg. 47 (10), s. 1413-1421 (1982) såvel som den ovenfor angitte artikkel av G. E. Parkes.

US patent 4.658.384 anviser en metode til bestemmelse av fjernfeltssignaturen for en luftkanonoppstilling ved avledning fra nærfeltmålinger. En luftkanonoppstilling blir satt ut i vannet i en ønsket dybde. En mottaker henges opp i midten av oppstillingen i samme dybde slik at kanonene får lik avstand fra mottakeren. Tverravstanden mellom kanonene og sensoren er meget mindre enn vanndybden for kanonene. Etter å ha avfyrt kanonene vil ekkorefleksjonsamplituden i nærfeltet være meget mindre enn amplituden på det som ankommer direkte og kan utelates. Fjernfeltet blir bestemt ved invertering av den observerte trykksignatur, forsinkelse av denne i forhold til oppstillingens dybde og summering av den inverterte forsinkede signatur tilbake til den opprinnelige signatur.

Disse metoder synes brukbare i praksis, men de gjør utsetning av en luftkanonoppstilling mer komplisert.

Det er også blitt foreslått metoder til å modellere fjernfeltssignaturen. De viktige parametre man må kjenne til er: opprinnelig trykk, kanonposisjoner, kanonvolumer, kanonavfyringstider og det åpne portområde i forhold til tid for hver kanon. De fleste av disse parametre varierer fra skudd til skudd og er ikke lett å måle under vanlig operasjon. Videre mangler den modellerte signatur registreringsinstrumentet og andre omgivelseseffekter som finnes i de seismiske data.

Den vanlige seismiske behandlingssekvens benytter spisspulsutrulling for å fjerne småbølgene som sendes ut av kilden til seismiske data.

Spisspulsutrullingen er basert på bruken av Toeplitz-metoden som krever at utgangsfunksjonen skal være en minimumfase, men dette er ikke tilfelle med signaturfunksjonen for luftkanonoppstillingen. Luftkanonoppstillingens signatur er nær opptil minimumfasen som en funksjon av kontinuerlig tid. Fasespekteret er imidlertid forskjellig fra minimumfasespekteret som blir anslått ved spisspulsutrulling for en utvalgt og tidsvinduversjon av signaturen. Som en følge av dette kan store fasefeil oppstå når spisspulsutrulling anvendes på en luftkanonsignatur eller på et registrerings-instruments reaksjon. Derfor bør utrullingen av signaturen benyttes til å korrigere slike fasefeil. Signalutrullingsoperatørene kan utformes med flerveissignaturer.

På denne måte kan fremgangsmåten bli mer pålitelig for seismisk undersøkelse og reservoarkarakterisering særlig i områder som krever mer vertikal oppløsning.

Reservoarovervåkning er et annet område som kan forbedres ved bruk av deterministisk utrulling med pålitelige kildeoppstillingssignaturer.

Ombord, når undersøkelser utføres, kan samtidsanalyse av de målte signaturer uthentingen en bedre kvalitetskontroll av den seismiske kilde såvel som for navigasjonen av de vertikale kabler.

En bedre måte for uthentning av flerveissignaturen for kilden på det tidspunkt da seismiske data hentes ut er i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen å benytte den teknologi som er kjent som vertikal kabel.

Vertikal kabel er en teknikk som benyttes på flere måter. For eksempel beskriver US patent 4.694.435 en vertikal anordning til mottakning av akustiske bølger i vann der anordningen omfatter et rørformet element dannet av flere sammenkoblede seksjoner, oppdriftsmidler nær ved en første ende, ballastmidler nær ved den andre ende, flere mottakere anbrakt i avstand fra hverandre i visse seksjoner av det rørformede element og stabiliseringsfinner festet til dets andre ende. En kabel forbinder de rørformede elementer med et slepende fartøy.

US patent 4.970.697 omhandler en fremgangsmåte til uthentning av seismiske data ved bruk av en horisontalt slept mottakeroppstilling i tilknytning til minst en vertikal orientert mottakeroppstilling dannet av en rekke mottakerelementer anbrakt vertikalt i avstand fra hverandre i et flertall av kabler. Ved samtidig registrering av data fra begge oppstillinger kan seismiske data hentes ut for lokaliteter direkte under en fast hindring som et slepende fartøy må styre rundt. Denne fremgangsmåte gjelder ikke måling av fjernfeltssignaturen.

Også US patent 5.029.145 omhandler en fremgangsmåte til geofysiske undersøkelser der skuddpunkter og mottakerplasseringer er stilt slik at seismiske data som er resultat fra dette med fordel kan behandles ved bruk av en 3-D behandlingsteknikk for å gi et bedre bilde av jordens undergrunnsstruktur. I henhold til den teknikk som er beskrevet blir den vertikale kabel benyttet til å forbedre 3-D-bildet av jordens undergrunn. Det søkes ikke etter fjernfeltssignaturmålinger med den beskrevne teknikk.

WO 97/37246 Al viser en fremgangsmåte for måling av fjernfelts kildeoppstillingssignaturer fra marine seismiske undersøkelse ved å frembringe en kabel med vertikal sensorer nær havbunnen.

WO 95/13549 Al viser fremgangsmåte for å fremskaffe seismisk profil ved anvendelse av en vertikal sensorarray.

Signaturene kan benyttes til å beregne utrullingsoperatører som skal benyttes på de seismiske data. Denne prosedyre vil forbedre oppløsningen av det endelige seismiske bilde sammenlignet med bilder som oppnås ved vanlig uthentning og som ikke har noen ekte signatur tilgjengelig. På grunn av 3-D-naturen ved VC-teknikken kan signaturer med forskjellige innfallsvinkler og asimut (flerveis) samles.

Den tilgjengelige litteratur er således uten en fremgangsmåte som er i stand til direkte eller indirekte å måle flerveis fjernfeltssignaturer fra den seismiske kildeoppstilling med nøyaktig de samme uthentningsparametre og sjøtilstander da de seismiske data ble frembrakt og en slik fremgangsmåte blir beskrevet og krevet beskyttet i den foreliggende ansøkning.

Oppsummering av oppfinnelsen

Ifølge oppfinnelsen er det utviklet en fremgangsmåte til måling av flerveis sann fjernfeltssignatur for en oppstilling av luftkanoner der det dras fordel av den vertikale kabelteknikk.

Hovedsakelig er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til måling av flerveis fjernfeltssignatur for en seismisk kilde benyttet til uthentning av data ved hjelp av et sett med vertikale kabler som illustrert i det vedføyde flytskjema og oppfinnelsen omfatter: a) frembringelse av en vertikal kabelteknikk for uthentning av seismiske informasjoner med vertikal kabel; b) uthentning av seismiske data ifølge en gitt geometri med mottakere som er jevnt fordelt langs hver av et sett vertikale kabler i forskjellige nivåer ved frembringelse av et datasettvolum som er bygget opp av seismiske spor frembrakt for hvert skuddpunktsted ved overflaten; c) fra det nevnte datasett spesifisering av mottakerene som er plassert under fjernfeltområdet for den benyttede seismiske kildeoppstilling og over sjøbunnen slik at eventuelle andre seismiske hendelser ikke ankommer under registreringen av den fullstendige lengde av den seismiske signatur; d) sortering av de frembrakte data fra b) i felles valgte mottakersamlinger FVMS slik at de seismiske spor i FVMS blir knyttet til skuddpunktene ved det overflateaktive for denne bestemte mottaker; e) vindusbehandling av data langs den direkte bølge av data som fremkommer i d) slik at lengden må vinduet får samme lengde som lengden på den signatur som skal måles; f) beregning fra den vindusbehandlede direkte bølge asimut og innfallsvinkler knyttet til sjøflaten for hver signatur fra navigasjonsposisjonen for sentrum av den seismiske kilde ved hvert skuddpunkt og fra plasseringen av hver enkelt mottaker på hver kabel slik at hvert seismisk spor i FVMS vil ha en asimut- og innfallsvinkelinformasjon; g) normalisering av amplituden på hver signatur som fremkommer i hver FVMS fra f) som om denne signatur ble målt i en avstand (geometrisk spredekorreksjon) på en meter til sentrum av kildeoppstillingen ved multiplisering av signaturamplitud-verdiene med kilde-mottakeravstanden; og h) frembringelse av den fjernfelts flerveissignatur for hver plassering av den seismiske kildeoppstilling.

Den foreliggende oppfinnelse går således ut på en fremgangsmåte til måling av flerveis fjernfeltssignaturer fra vertikale kabelseismiske data.

Den foreliggende oppfinnelse går videre ut på en fremgangsmåte for måling av flerveis fjernfeltssignaturer der nøyaktigheten ved de frembrakte signaturer fører til forbedret oppløsning av det endelige seismiske bilde.

Oppfinnelsen går videre ut på en fremgangsmåte til måling av flerveis fjernfeltssignaturer der signaturene som fremkommer inneholder effekter som for eksempel kildeekko, instrumentpulsreaksjon, mottakerpulsreaksjon, omgivende støy og sjøforhold der slike effekter er de samme som de som innvirker på de seismiske data.

Videre går foreliggende oppfinnelse ut på en fremgangsmåte til måling av flerveis fjernfeltssignaturer der resultatet av å ha samme effekter innlagt i signaturene øker nøyaktigheten ved de deterministiske utrullingsoperatører.

Den åpne litteratur beskriver således flere fremgangsmåter for måling av fjernfelt-signaturen såvel som forskjellige anvendelser av den vertikale kabelteknikk. Imidlertid er det ikke noe sted beskrevet eller antydet bruk av den vertikale kabelteknikk til måling av fjernfeltssignaturen for dermed å forbedre den seismiske oppløsning og slik anvendelse er beskrevet og krevet beskyttet i foreliggende oppfinnelse.

Kort beskrivelse av tegningene

Flytskjemaet er en trinn for trinn illustrasjon av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser skjematisk prosedyren for en vertikal kabeluthentning med faste kabler og

skuddområde i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 er et skjema som benyttes for å beskrive en 2D-oversikt over en vertikal kabel med mottakere og det gode område som velges for mottakere for å få den flerveis fjernfeltssignatur. Luftkanonoppstillingen og hovedbanene for utstrålingen av den seismiske bølge er også vist. Fig. 3 viser fjernfeltssignaturen for en kilde som står nær ved den vertikale

kabelposisjon både i tid og i frekvensdomenet.

Fig. 4 viser den direkte bølge forflyttet til den samme vertikale tid for forskjellige

innfallsvinkler. Asimut er fastlagt.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser

Gjennom den foreliggende beskrivelse vil det fremgå at den vertikale kabelløsning kan betraktes som en utvalgt teknikk for uthentning av sanne 3D marineseismiske data. De 3D geologiske strukturer som skal undersøkes for oljeutvinning krever en fremgangsmåte svarende til den vertikale kabel for på hensiktsmessig måte å danne bilde av det strukturerte geologiske mål.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil nu bli beskrevet med henvisning til det vedføyede flytskjema og figurene.

Ifølge flytskjemaet innebærer trinn a frembringelse av en vertikal kabelteknikk for seismiske undersøkelser med vertikal kabel.

Ved trinn b skal data uthentes ved bruk av Vertikal Kabel (VK). Se Gallotti Guimaråes, M.A et al i "Processing of three dimensional vertikal cable data over SEG/EAGE physical model", Abstracts of Offshore Technology Conference, 1998. VK holder kablene med jevnt fordelte enkle mottakere festet i forskjellige dybder over en del av det området som skal undersøkes. Det seismiske kildefartøy skyter over et område som gir sann 3D-informasjon av undergrunnen. For hver kabel avfyres det skudd fra forskjellige retninger med kildeoppstillingen. Kablene og skyteområdet blir så beveget inntil det området som skal undersøkes er fullstendig dekket (fig. 1 og fig. 2A).

Den vertikale kabelteknikk benytter enkle mottakere som er fordelt vertikalt i forskjellige dybder i sjøvannslaget (fig. 2A) i stedet for den oppstilling av mottakere som benyttes i undersøkelser med hydrofonkabler. Mottakeroppstillingene benyttes for å redusere den omgivende støy, men også for å få til retningsvirkning. I motsetning til dette blir VK-mottakerene plassert i vannlaget i rolige omgivelser og de enkelte mottakere er derfor i stand til å observere de seismiske data med et fornuftig signal/støyforhold. Som en følge av dette vil observasjon av seismisk energi med VK-teknikken avhenge bare av retningsvirkningen for den seismiske kilde. I motsetning til oppstillinger som er kjent på dette området som kan benytte et sett mottakere ved hver dybde krever foreliggende fremgangsmåte at hvert mottakernivå skal være dannet av bare ett element (eller mottaker) med den fordel at retningsvirkningen fra den seismiske kilde bare vil innvirke på signaturen.

Figur 1 viser et ikke-begrensende eksempel på vertikal kabelgeometri for ensartet undersøkelse av undergrunnen. Ifølge denne geometri er kabelposisjonen for skuddmønsteret angitt med henvisningstall (1). Åtte kabler (2) som er gjengitt som en sirkel er aktivisert på skuddmønsteret (1) representert av det rektangel som er tegnet med en sammenhengende linje. Skuddmønsteret er dannet av skuddpunkter (3) med alle skudd jevnt fordelt i rektangelet. Etter skyting av det første mønster blir de åtte kabler (2) og skuddmønsteret (1) flyttet til neste posisjon. Den nye posisjon for kablene er nu angitt med henvisningstall (4), mens den nye posisjon på skuddmønsteret er angitt med henvisningstallet (5). Denne bevegelighetsprosedyre for skuddmønster og faste kabler blir gjentatt over hele undersøkelsesområdet både i x-retningen og y-retningen slik at alle punkt i undergrunnen blir dekket med seismisk energi.

Den tilstrekkelige plass mellom hvert skudd i både x- og y-retningen er som regel 20 m eller mindre. 20 m eller mindre skuddpunktmellomrom er foretrukket siden dette prøver ut undergrunnen på en bedre måte enn lengere mellomrom og gir fler signaturer som kan benyttes.

Det skal påpekes at uansett hvilken type vertikalt kabelgeometri som benyttes, like kabelmellomrom, antall skuddmønstre, antall skuddlinjer og til og med store skuddpunktintervaller i hvert mønster bidrar til den nødvendige undergrunnsdekning og signaturene vil bli nøyaktig målt i henhold til den valgte geometri.

Fra denne geometri kan det sees at den vertikale kabel må bli det beste verktøy for uthentning av sanne flerveis seismiske data i motsetning til de vanlige 3D seismiske undersøkelser som henter ut et 3D-volum ved å summere opp 2D-linjer langs det området som skal undersøkes. Derfor kan VK betraktes som den utvalgte teknikk for fremgangsmåter for å komme frem til sanne flerveis signaturer.

Trinn c i fremgangsmåten (se flytskjemaet) er knyttet til figur 2A som er en 2D oversikt over VK datauthentning ifølge oppfinnelsen. Den viser et skytende fartøy (6) som sleper den seismiske kildeoppstilling (7) i en bestemt dybde (8) fra vannflaten (9), en av de faste kabler (10) med jevnt fordelte mottakere (11) og (12) og strålebanen for direkte (13,14) og reflekterte (15) seismiske bølger. Som regel kan kablene ha flere mottakere (11) og (12) fordelt langs den vertikale kabel.

Figur 2B viser i forstørret målestokk den seismiske kildeoppstilling (7) og er et ikke-begrensende eksempel der kildeoppstillingene (7) er laget av en eller flere strenger (20) med en eller flere luftkanoner (21) som danner en to-dimensjonal oppstilling. Andre utformninger er også mulige.

Det skytende fartøy (6) har til oppgave å bære den seismiske kildeoppstilling (7) som som regel har de samme egenskaper som den kilde som benyttes ved vanlig teknikk med hydrofonkabler. Forskjellige luftkanoner (21) med forskjellige volumer benyttes til å gi kilden styrke og til å redusere den velkjente bobleeffekt. Oppstillingene er konstruert av en eller flere strenger (20) av luftkanoner (21) som er plassert på linje (x-retning). Strengene (20) er plassert på tvers (y-retning) og danner oppstillingen som lett slepes av det skytende fartøy. Luftkanonene blir avfyrt på forhåndsbestemte skuddposisjoner med en meget kort akseptabel forsinkelsestid.

Avhengig av de geologiske mål kan kildeoppstillingen (7) anbringes i forskjellige dybder, noe som endrer bølgeformen på kildeoppstillingens signatur. På denne måte kan hver utformning av kildeoppstillingen (for eksempel som vist på fig. 2B) frembringe forskjellige flerveis signaturer. Igjen vil den foreliggende fremgangsmåte muliggjøre måling av signaturen uansett hvilken type utformning av den seismiske kilde som benyttes.

Under uthentingen kan posisjonen av hver luftkanon (21) i oppstillingen variere på grunn av sjøforholdene. Elementene i oppstillingen kan være i form av enten enkle luftkanoner eller grupper av lufkanoner. Videre, kan noen ganger noen få luftkanoner (21) i kildeoppstillingen (7) svikte. I tillegg vil standard trykk og dybde kunne variere, noe som ikke nødvendigvis fører til at linjen vil stanse. På denne måte kan karakteristikkene for kildeoppstillingen (7) variere fra undersøkelse til undersøkelse og også fra skuddpunkt (3) til skuddpunkt (3). For bedre å følge fremgangsmåten kan signaturene måles regelmessig for å sikre et nøyaktig kjennskap til bølgeformene for fjernfeltssignaturen til hvert skuddpunkt (3).

Det er interessant at i foreliggende fremgangsmåte vil måling av kildeoppstillings-signaturene oppvise samme egenskaper som bølgeformen på refleksjoner fra bunnen når disse trekkes ut fra de seismiske data.

Måling av flerveis fjernfeltssignaturen utføres med den følgende prosedyre som er anvist på fig. 2A. Først må man bestemme dybden i vannlaget der mottakeren befinner seg i det fjerne felt for kildeoppstillingen (7) som skal benyttes.

Det finnes minst to hovedbegrensninger for bestemmelsen av det korrekte fjernfeltområde: avstanden (16) mellom mottakerne (11) og (12) og sjøbunnen (17) og avstanden (18) mellom mottakerne (11) og (12) og kildeoppstillingen (7).

Sjøbunnavstanden (16) må være slik at kildesignalet blir fullstendig mottatt før ankomst av den oppad kommende refleksjon observeres i VK-teknikk. Denne følger en likning som er angitt i den overfor nevnte publikasjon fra Johnston et al, side 571, som knytter avstanden mellom kildeoppstillingen (7) og sjøbunnen (17) til den ønskede småbølgevarighet som krever at lydhastigheten i vann må være kjent særlig rundt området for mottakerne (11) eller (12).

På tross av det faktum at variasjonen i lydhastigheten i vann er liten kan denne medføre en gal definisjon av den minste vannbunnavstand 16 fra mottakerne (11) eller (12). Ifølge fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan vannhastigheten Vw også bli beregnet lokalt for å forbedre nøyaktigheten for lydhastigheten i vann og dermed påviser om avstanden fra sjøbunnen er riktig eller ikke.

Fjernfeltavstanden (18) (fig. 2A) blir bestemt når en primærpuls som frembringes av den luftkanon (21) som står lengst fra sentrum i kildeoppstillingen (7) ankommer mottakeren samtidig med den primære puls som frembringes av det luftkanonelement som er det nærmeste element til oppstillingens sentrum. Avstanden mellom disse to elementer er vist med henvisningstall (19) på figur 2B.

I digitale registreringssystemer betyr samtidig ankomst at primærpulsen ankommer i det samme utvalgsintervall. Hvis mottakeren er for nær luftkanonoppstillingen (7) vil dette krav ikke blir tilfredsstillet og det oppstår forvrengninger. Den korrekte avstand (18) er kjent som fjernfeltavstanden for oppstillingen (7). Hver luftkanonoppstilling (7) har sin egen fjernfeltavstand som avhenger av oppstillingens geometri i x- og y-retningene.

På denne måte vil bare noen få mottakere i den vertikale kabel være i stand til korrekt å observere flerveis fjernfeltssignaturen. De må være utenfor fjernfeltavstanden (18) fra kilden såvel som i den rette dybde for å unngå de oppadkommende refleksjonsbølger (15).

Figur 2A viser hovedbanene som den seismiske energi fra hver luftkanon eller gruppe

(21) tilbakelegger. Marine eksplosive kilder frembringer en boble som oscillerer i vannet og frembringer et trykkbølgefelt. Dermed vil den seismiske bølge forplante seg i alle retninger. Først når den mottakeren direkte under bane (13). Deretter ankommer bølgen som reflekteres fra den frie overflate (9) til mottakeren gjennom bane (14) med omvendt polaritet, noe som er kjent som kildens ekkovirkning. De oppadkommende bølgerefleksjoner som blir reflektert fra hele grenseflaten under vannlaget ankommer gjennom banen (15). Bølgene som reflekteres fra de dypere horisonter bringer informasjon som er kalt seismiske refleksjoner og utgjør en del av de seismiske data som vil frembringe det seismiske bildet.

Bølgeformen som er bygget opp av direkte energi og reflektert energi kalles primæpuls for signaturen til den enkle luftkanon eller grupper av luftkanoner. Boblen som oscillerer i vannet frembringer pulser svarende til primærpulsen innen en bestemt tidsperiode. Denne tid som som regel kalles bobleperioden avhenger av volumet og karakteristikkene for hver gruppe eller enkle luftkanoner i oppstillingen. Det viktigste, siden den inneholder den høyeste amplitude av boblepulser, er den første boblepuls som kalles sekundærpuls.

I den foreliggende oppfinnelse er retningen uttrykt med to vinkler, innfallsvinkel og asimutvinkel. Innfallsvinkelen er betegnet med symbolet i på fig. 2A, men asimutvinkelen er betegnet med symbol <f> på fig. 2B. Innfalsvinkelen er vinkelen mellom banen fra sentrum av kilde-mottakerbane og den vertikale linje til sjøflaten (9). Asimut er vinkelen mellom projeksjonslinjen for kilde-mottakeravstanden ved overflaten og linjen langs rekkene (20) i kildeoppstillingen (fig. 2B).

Ved fiernfeltområdet summeres primærpuls og sekundærpulser fra hvert kildelement (21) i oppstillingen sammen i samme ankomsttid. De blir forsinket bare i overensstemmelse med deres avstand fra oppstillingens sentrum. Den ovennevnte overlagring av hvert enkelt element i oppstillingen vil danne oppstillingens fjernfeltssignatur. De ovennevnte forsinkelser fører til en effekt i signaturen som kalles direktivitet. Dermed bevirker x- og y-posisjonen og elementenes dybde i oppstillingen direktiviteten.

De sekundære pulser for hvert element i oppstillingen vil imidlertid også bli forsinket av forskjellene i bobleperioden. Derfor finner det sted en sterk dempning av sekundærpulsen, mens primærpulsen blir understøttet av den ovennevnte overlagring. Resten av sekundærpulsenergien kalles restboblepuls (24). På denne måte dannes fjernfeltssignaturen av primærpulsen (23) påvirket av direktiviteten og også av restboblepulsen (24) som også blir påvirket av direktiviteten, men har en sterk dempning som skyldes forskjellige bobleperioder for hver elementsignatur i kildeoppstillingen.

Varigheten av småbølgene (22) kan være minst det dobbelte av tidslengden mellom primærpulsen (23) og boblepulsen (24) (fig. 3). Denne tidslengde er angitt med henvisningstall (25) på figur 3.

For å observere fjernfeltssignaturen må mottakerne være plassert i en viss avstand fra sjøbunnen for å unngå interferens med refleksjoner som kommer fra sjøbunnen og undergrunnen. Den avstand mottakerne bør ha fra sjøbunnen er knyttet til varigheten av småbølgene (22) og Vw (se fig. 2A). På denne måte vil bare noen mottakere i den vertikale kabel være nyttige når det gjelder å frembringe den sanne fjernfeltssignatur for den seismiske kilde. Disse mottakere er forsynt med henvisningstall 12 på fig. 2A. På dette trinn er forhåndsprosedyrer for trinn c klare og dette trinn kan startes.

Trinn d i fremgangsmåten innebærer valg av mottakere (12) fra seismiske data ved å sortere i 3D felles valgte mottakersamlinger FVMSer. FVMSene er bygget opp av spor som frembringes av hvert skuddpunkt på overflaten. Den direkte bølge fra den seismiske kildeoppstilling til de spesifiserte mottakere (12) representerer flerveissignaturene for den seismiske kildeoppstilling ved hvert skuddpunkt.

Derfor fører hvert spor den sanne direkte signatur som representerer fjernfeltssignaturen for kilden og inneholder alle trekk som finner sted under uthentingen. Hvis luftkanonoppstillingen ikke tilfredsstiller spesifikasjon som for eksempel svikt i kanon eller gal dybde på grunn av værforholdene eller et eller annet annet problem med det seismiske kildesystem vil den signatur som skal måles ha de samme karakteristiske ulemper.

Felles mottakersamlinger vil bli benyttet til behandling av det seismiske bilde av undergrunnen. Normalt blir den direkte bølge fjernet for bare å benytte refleksjoner fra undergrunnens grensesnitt. I denne fremgangsmåte blir frembringelsen av fjernfeltssignaturene foretatt ved hjelp av den direkte bølge.

Trinn e kan så startes. For å skille signaturene fra refleksjonsdata blir den direkte bølge vindusbehandlet med den nødvendige tidsmengde som i det minste er det dobbelte av tidslengden (22) mellom primærpulsene og sekundærpulsene.

Fig. 4 viser en del spor (27) fra FVMS som egentlig er en retning for 3D FVMS, dvs en fast asimut. Derfor inneholder hvert spor i denne samling signaturer for forskjellige innfallsvinkler fra den seismiske kildeoppstilling. Sporene er representasjoner av den vindusbehandlede direkte bølge forskjøvet i tid for at alle signaturer skal ankomme samtidig. Det skal påpekes at signaturene eller sporene (27) varierer alt etter innfallsvinkelen.

Henvisningstallene (26) er det punkt der kildeoppstillingen er nær ved den vertikale kabel. Derfor er innfallsvinkelen for signaturen som representeres av dette spor temmelig nær null grader og forplantningsbanen mellom sentrum i den seismiske kilde og mottakeren er på et minimum på dette sted (se fig. 2A). Valg av en annen retning innen samme FVMS gir mulighet for å observere signaturene med forskjellige innfallsvinkler i en annen fast asimut.

Det kan derfor sees at hver FVMS inneholder signaturer i alle retninger og trinn e av fremgangsmåten kan settes i gang.

I trinn f fører således hvert spor i FVMS en signatur med asimut og innfallsvinkel spesifisert ved dets posisjon og posisjonen av kildens sentrum. Siden hvert spor frembringes ved hvert skuddpunkt kan beregning av asimut og innfallsvinkler utføres ved hjelp av navigasjon av senteret for kildeoppstillingen og den vertikale kabelstilling.

Trinn g angår normalisering av amplituden for alle de frembrakte signaturer som om de ville ankomme ved samme posisjon, dvs en meter fra sentrum av den seismiske kilde. Denne prosedyre utføres ved multiplisering av signaturen ved avstanden mellom mottakeren og sentrum av den seismiske kilde.

Som et resultat, ifølge trinn h fremkommer de normaliserte flerveis fjernfeltssignaturer for den seismiske kilde for hvert skuddpunkt i undersøkelsen.

Kjennskap til fjernfeltssignaturene for oppstillingen for alle retninger er hovedkilden til data for signaturutrullingsprosessen.

En av de viktigste fremgangsmåter til databehandling er spisspulsutrulling. Flere effekter antas å bli fjernet fra dataene for å frembringe de geologiske grensesnitt-refleksjoner med en høyere oppløsning av representasjonen. Blant disse effekter er kildesignaturen og andre effekter som skyldes uthentningsparametrene.

Lufkanonoppstillingens signatur ligger nær opptil minimumfase som en funksjon av kontinuerlig tid. Fasespekteret er imidlertid forskjellig fra minimumfasespekteret som kreves av spisspulsutrulling for en utvalgsbehandlet og tidsvindusbehandlet versjon av signaturen. Som en følge av dette kan det foreligge store fasefeil når spisspulsutrulling anvendes på en luftkanonsignatur eller på reaksjonen i et registreringsinstrument. Derfor blir signaturens deterministiske utrulling normalt anvendt på data for å korrigere denne faseforvrengning før spisspulsutrulling utføres. Signaturene kunne være utført for å forme de deterministiske utrullingsoperatører.

Kildesignaturene kan benyttes for forskjellige formål ved seismiske undersøkelser. Under uthentning kan informasjonen om fjernfelts kildesignaturer gi verdifull informasjon om kildeoppstillingens opptreden. Repeterbarheten for den seismiske kilde er en av de viktigste trekk. Kildesignaturen bør ikke variere særlig fra skudd til skudd. Selv ved måling av signaturene for alle skuddene ville utformning av operatører for hvert skuddsted føre til en hard jobb. Dermed bør kilden være tilstrekkelig stabil under undersøkelsen til å danne en repeterbar kilde. Dette betyr at amplitudespekteret for fjernfeltssignaturen ikke kan variere for meget i den seismiske båndbredde.

Den seismiske kildesignatur i sann tid benytter til beregning av amplitudespekterene. Dermed kan en geofysiker ombord følge opp kildeoppstillingens opptreden under uthentningsoperasjonen ved analyse av fjernfeltssignaturene i frekvensdomenet. Når det gjelder svikt i luftkanoner vil amplitudespekterene på flerveissignaturene variere. Ifølge denne variasjon kan han eller hun, men behøver ikke, anmode om avbrytning av den uthentede linje for å fastlegge luftkanonen i oppstillingen. Denne mulighet til å treffe bestemmelser kan unngå unødvendige avbrudd under undersøkelsen og dermed unngå dødtid og med reduksjon av omkostningene for undersøkelsen.

Det hender ved vertikal kabelteknikk at dataene ikke er tilgjengelig på det fartøy som

skyter seismisk. Imidlertid kan behandling og analyser av tidligere sveip, undersøkelser eller til og med et rekognoserende skyteprogram over en av kablene som skal benyttes i undersøkelsen bidra til å utforme et opplegg for bortfall av luftkanon som skal benyttes.

På samme måte kan luftkanoner anbringes i oppstillingen for å erstatte luftkanoner som har sviktet for å bidra til utformningen av et mer velutviklet opplegg.

I henhold til oppfinnelsen:

• Skal den vertikale kabel 3D seismiske teknikk benyttes til å hente ut seismiske data i stedet for den vanlige hydrofonkabelteknikk. • Fra disse målinger utledes den sanne fjernfeltssignatur for kildeoppstillingen i enhver retning. • Pulsinstrumentets reaksjon, mottakerens reaksjon, kildens reaksjon på fritt overflateekko og den omgivende støy og alle andre effekter som kan oppstå under undersøkelsen vil ligge i signaturen, noe som gir den endelige målte signatur en av de mest pålitelige flerveis fjernfeltssignaturer som kjennes innen industrien. • Intet ytterligere utstyr i tillegg til de som vanligvis benyttes i teknikken er nødvendig for å måle fjernfeltssignaturene. • Sanne 3D operatører kan utformes for å rulle ut signaturen fra dataene, noe som gir VK-teknikken mulighet for en optimal signaturutrulling og derfor forbedring av den vertikale oppløsning med fremgangsmåten sammenlignet med den vanlige fremgangsmåte med hydrofonkabler. • Den foreliggende fremgangsmåte ved frembringelse av flerveis signaturer vil skaffe informasjoner som er nyttige for de følgende områder i seismiske undersøkelser: kvalitetskontroll av den seismiske kilde under uthentning av informasjoner, plassering av kablene i VK-teknikk, sann retningsvirkning for kildeoppstillingene og sann signaturutrulling. Som følge av dette vil den seismiske fremgangsmåte som utføres med VK-teknikk være mer effektiv på de følgende områder: seismisk datauthentning, vertikal seismisk oppløsning, 3D seismiske amplitudestudier, analyse av amplitude i forhold til forskyvning og seismisk inversjon. • Seismiske data vil være mer pålitelige for tolkning av oljeundersøkelser og karakterisering av reservoarer og overvåkning (tidsforløp ved 4D-undersøkelser). • Derfor kan den vertikale kabelteknikk med hell benyttes ved uthentning av 3D seismiske data i stedet for teknikk med vanlig hydrofonkabel.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte til måling av flerveis fjernfelts kildeoppstillingssignaturer fra marine seismiske undersøkelser,karakterisert vedat den omfatter trinnene med: a) frembringelse av en vertikal kabelteknikk for uthentning av seismiske informasjoner med vertikal kabel; b) uthentning av seismiske data ifølge en gitt geometri med mottakere som er jevnt fordelt langs hver av et sett vertikale kabler i forskjellige nivåer ved frembringelse av et datasettvolum som er bygget opp av seismiske spor frembrakt for hvert skuddpunktsted ved overflaten; c) fra det nevnte datasett spesifisering av mottakerne som er plassert under fjernfeltområdet for den benyttede seismiske kildeoppstilling og over sjøbunnen slik at eventuelle andre seismiske hendelser ikke ankommer under registreringen av den fullstendige lengde av den seismiske signatur; d) sortering av de frembrakte data fra b) i felles valgte mottakersamlinger FVMS slik at de seismiske spor i FVMS blir knyttet til skuddpunktene ved det overflateaktive for denne bestemte mottaker; e) vindusbehandling av data langs den direkte bølge av data som fremkommer i d) slik at lengden må vinduet får samme lengde som lengden på den signatur som skal måles; f) beregning fra den vindusbehandlede direkte bølge asimut og innfallsvinkler knyttet til sjøflaten for hver signatur fra navigasjonsposisjonen for sentrum av den seismiske kilde ved hvert skuddpunkt og fra plasseringen av hver enkelt mottaker på hver kabel slik at hvert seismisk spor i FVMS vil ha en asimut- og innfallsvinkelinformasjon; g) normalisering av amplituden på hver signatur som fremkommer i hver FVMS fra f) som om denne signatur ble målt i en avstand (geometrisk spredekorreksjon) på en meter til sentrum av kildeoppstillingen ved multiplisering av signaturamplitud-verdiene med kilde-mottakeravstanden; og h) frembringelse av den fjernfelts flerveissignatur for hver plassering av den seismiske kildeoppstilling.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat den seismiske kildesignatur i sann tid anvendes til beregning av amplitudespekteret.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat geometrien for den vertikale kabeluthentning kan variere for å passe til formålene med den seismiske undersøkelse.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat geometrien for den vertikale kabel omfatter skuddmønstre som hver omfatter skuddlinjer med skuddpunkter ved avstand mellom skuddlinjene og skuddpunktene for å passe til formålene med den seismiske undersøkelse.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat avstanden mellom kablene og avstanden mellom mottakerne på hver kabel skal passe til formålene med undersøkelsen.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat bevegelsen av skuddmønsteret og de faste kabler for hvert skuddmønster for å dekke undersøkelsesområdet skal passe til formålene med undersøkelsen.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat antallet av kabler og antallet av mottakere skal passe til formålene med undersøkelsen.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat den seismiske kildeoppstilling med antallet av luftkanoner, posisjon av luftkanonene, volum av luftkanonene, avfyringsynkronisering av luftkanonene, trykket i luftkanonene, type på luftkanoner, utformning av luftkanonene i oppstillingen, dybden av luftkanonene i vann, utformning av oppstillingene og plasseringen av luftkanonene ifølge det seismiske fartøy skal passe til formålene med undersøkelsen.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat registreringsinstrumentets utvalgstakter og filtere skal passe sammen med formålene med undersøkelsen.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 3,karakterisert vedat navigasjonssystemet skal passe til formålene med undersøkelsen.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 4 til 10,karakterisertv e d at formålene med undersøkelsen omfatter frembringelse av riktig registrerte refleksjonsdata for å danne et bilde av de geologiske mål for oljeletingen.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat mottakerne som velges i den vertikale kabel er de som finnes i den fjernfelts seismiske kildeoppstilling og ligger i en tilstrekkelig avstand fra sjøbunnen for å unngå interferens fra seismiske refleksjoner.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12,karakterisertv e d at den nevnte tilstrekkelige avstand er knyttet til minst det dobbelte av tiden mellom primærpulsen og sekundærpulsen for en fjernfeltssignatur og forplantnings-hastigheten for den seismiske bølge i vann.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 12,karakterisertv e d at mottakerne er valgt i felles valgte mottakersamlinger FVMS.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 14,karakterisertv e d at hvert spor i FVMS er vindusbehandlet med en tidslengde som tilsvarer en tid som er minst det dobbelte av tiden eller primærpulsen og sekundærpulsen for en fjernfeltssignatur.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat asimut og innfallsvinkler for fjernfeltssignaturen beregnes ut fra navigasjonen av den seismiske kilde og posisjonen av den seismiske kabel.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat amplituden på hver signatur normaliseres slik at alle signaturene kan måles ved en meter fra sentrum i kildeoppstillingen.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat de flerveis fjernfeltssignaturer som fremkommer for den seismiske kildeoppstilling har samme karakteristikker som de som frembrakte de seismiske refleksjoner.