NO339093B1 - Fremgangsmåte for innhenting av seismiske signaler reflektert fra lag i grunnen under et saltområde - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE FOR INNHENTING AV SEISMISKE SIGNALER REFLEKTERT FRA LAG I GRUNNEN UNDER ET SALTOMRÅDE

Utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse vedrører generelt marine seismikkundersøkelser, og mer fortrinnsvis, fremgangsmåter for innhenting av seismikkdata.

Seismiske undersøkelser benyttes i stor utstrekning for lokalisering og/eller kartlegging av underjordiske geologiske formasjoner med hensyn til hydrokarbonforekomster. Fordi mange kommersielt verdifulle hydrokarbonforekomster befinner seg under vannmasser, har det vært utviklet mange typer marine seismikkundersøkelser. I en typisk marin seismisk undersøkelse blir seismikkabler slept etter et undersøkelsesfartøy. Seismikkablene kan være flere tusen meter lange og inneholde et stort antall sensorer, så som hydrofoner, gefoner, og tilhørende elektronisk utstyr, fordelt over lengden av den enkelte seismikkabel. Undersøkelsesfartøy et innbefatter også én eller flere seismikkilder, så som luftkanoner og lignende.

Når seismikkablene slepes etter undersøkelsesfartøyet rettes akustiske signaler, vanligvis betegnet som "skudd", fra én eller flere seismiske kilder ned gjennom vannet og inn i lag under vannbunnen. Disse seismiske signalene reflekteres fra de ulike underjordiske geologiske formasjoner. Reflekterte signaler mottas i sensorene, digitaliseres og blir så overført til undersøkelsesfartøyet. De digitaliserte signaler betegnes som "traser" og blir registrert og i det minste delvis behandlet i en signalbehandlingsenhet som er plassert på undersøkelsesfartøyet. Hensikten med denne prosessen er å bygge opp et bilde av de underjordiske geologiske formasjoner under seismikkablene. En analyse av bildet eller representasjonen kan indikere mulige hydrokarbonforekomster i de underjordiske geologiske formasjoner.

Mange av de underjordiske geologiske formasjoner representeres bedre med lavfrekvente seismiske signaler. Det foreligger derfor et behov for én eller flere fremgangsmåter for innhenting av seismiske signaler fra underjordiske geologiske formasjoner som representeres bedre med lavfrekvente seismiske signaler.

US-5 148 406 vedrører en fremgangsmåte for samtidig innsamling av seismiske data fra grunne og dype mål, der to seismiske streamere taues ved ulike vanndybder, og bare en akustisk kilde for seismiske signaler benyttes. De seismiske data innsamlet ved de ulike streamerne kombineres i et etterfølgende prosesseringstrinn.

US-4 648 080 vedrører en fremgangsmåte for å innhente fjernfelt-signaturer for marine kildeoppstillinger ved nedadrettet kontinuering av nærfeltdata opptatt langs en kort signatur-streamer med nært anbrakte hydrofoner, lokalisert nedenfor kildeoppstillingen.

En eller flere utførelser av oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for innhenting av seismiske signaler. I én utførelse innbefatter fremgangsmåten: sleping av ett eller flere luftkanonsett i vannet på ett eller flere første dyp, idet i det minste ett av de første dypene er minst 10 meter, retting av akustiske signaler med det ene eller de flere luftkanonsett ned gjennom vannet og inn i grunnen under et saltområde, sleping av én eller flere seismikkabler i vannet på ett eller flere andre dyp, idet minst ett av de andre dypene er minst 10 meter og hver seismikkabel innbefatter et antall langs kabelen anordnede hydrofoner, og registrering med hydrofonene av et antall seismiske signaler reflektert fra lag i grunnen under saltområdet.

En eller flere utførelser av oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for innhenting av seismiske signaler fra under et saltområde i grunnen. I én utførelse innbefatter fremgangsmåten avstemming av et luftkanonsett etter en første bobleoscillasjon, sleping av luftkanonsettet i vannet på et dyp på minst 10 meter, idet luftkanonsettet har et totalt volum i området fra ca. 0,111 m<3>(6780 kubikktommer) til ca. 0,167 m<3>(10170 kubikktommer), retting av akustiske signaler med luftkanonsettet ned gjennom vannet og inn i grunnen under saltområdet, sleping av én eller flere seismikkabler i vannet på ett eller flere dyp, idet i det minste ett av dypene er minst 10 meter, og idet hver seismikkabel innbefatter et antall hydrofoner anordnet langs kabelen, og registrering med hydrofonene av de seismikksignaler som reflekteres fra lag i grunnen under saltområdet.

For at de ulike inventive trekk skal forstås mer detaljert, skal det nå gis en særskilt beskrivelse av oppfinnelsen som nevnt ovenfor, under henvisning til tegningen som viser utførelseseksempler. Det skal spesielt nevnes at tegningen bare er ment å være illustrerende og ikke begrensende, idet oppfinnelsen også kan innbefatte andre og like effektive utførelser.

På tegningen viser

Fig. 1 et seismisk undersøkelsesfartøy som kan benyttes for innhenting av seismikkdata i samsvar med én utførelse av oppfinnelsen. Fig. 2 viser en del av seismikkabelen med en tilhørende posisjoneringsinnretning og som kan benyttes for innhenting av seismikkdata i samsvar med én utførelse av oppfinnelsen. Fig. 3 er et flytskjema som viser en fremgangsmåte for fremming av innhentingen av lavfrekvente seismikksignaler for sub-salt-imaging i samsvar med én utførelse av oppfinnelsen. Fig. 4A viser et tverrsnitt av en luftkanonsettutforming i samsvar med én utførelse av oppfinnelsen. Fig. 4B viser et planriss av en luftkanonsettutforming i samsvar med en annen utførelse av oppfinnelsen. Fig. 4C viser et snitt av en luftkanonsettutforming i samsvar med nok en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 4D viser et snitt av en seismikkabelutforming i samsvar med en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 5 viser opp- og nedadgående bølgefelt som svarer til i det minste ett tilveiebrakt akustisk signal, eller et skudd, i en marin seismisk undersøkelse som kan benyttes i forbindelse med en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 6 er et flytskjema som viser en fremgangsmåte for tilveiebringelse av en overunder-kombinasj on med bruk av ett eller flere kalibreringsfiltre, hvilken kombinasjon kan benyttes i forbindelse med én eller flere utførelser av oppfinnelsen. Fig. 1 viser et seismisk undersøkelsesfartøy 10 som kan benyttes for innhenting av seismikkdata i samsvar med én utførelsesform av oppfinnelsen. Det seismiske undersøkelsesfartøyet 10 sleper et sett av luftkanoner 14. Det seismiske undersøkelsesfartøyet 10 sleper også et sett bestående av åtte seismikkabler 12. Hver seismikkabel 12 kan ha en lengde på 6000 meter. De ytterste seismikklagene 12 i settet kan ha en avstand på 700 meter, hvilket gir en horisontal avstand på 100 meter mellom den enkelte seismikkabel.

Luftkanonsettet 14 består av luftkanoner med ulike størrelser. Det totale volumet til luftkanonsettet 14 er 0,0983 m<3>(6000 kubikktommer) eller mer. I én utførelse ligger det totale volumet til luftkanonsettet 14 i området mellom 0,111 og 0,167 m<3>(6780-10170 kubikktommer). I en annen utførelse er det totale volumet til luftkanonsettet 0,139 m3 (8475 kubikktommer). Luftkanonsett med større volum vil generelt muliggjøre en større penetrering under saltområdet. Det luftkanonsett 14 som benyttes i forbindelse med ulike utførelser av oppfinnelsen kan innbefatte ulike typer luftkanoner, så som Bolt LL-kanoner, GI-injektorkanoner og lignende. Selv om ulike utførelser av oppfinnelsen beskrives med referanse til luftkanoner, kan det innenfor oppfinnelsens ramme også tenkes bruk av andre emittertyper, så som marine vibratorenheter.

Luftkanonsettet 14 kan også avstemmes etter den første bobleoscillasjon. En avstemming av luftkanonsettet 14 etter den første bobleoscillasjonen innbefatter en ordning eller variering av avfyringen av den enkelte luftkanon i settet slik at de første bobleoscillasjoner som genereres av luftkanonene sammenfaller, hvorved det emitteres en kildesignatur med høye amplituder og lave frekvenser. Perioden til den boble som emitteres fra hver luftkanon vil være avhengig av volumet til luftkanonen. Eksempelvis vil luftkanoner med små volum emittere bobler med korte perioder. Ved således på egnet måte å ordne avfyringen av hver luftkanon med en forsinkelse, kan de første bobleoscillasjoner fra samtlige luftkanoner i luftkanonsettet 14 koordineres slik at de forekommer på samme tid. Luftkanonene kan avfyres med forsinkelser som øker med avtagende luftkanonvolum. Avfyringen av luftkanonene kan varieres i samsvar med ulike metoder som beskrevet i US patent 4 739 585, hvis innhold anses som en del av foreliggende beskrivelse. I en annen utførelse kan luftkanonsettet 14 være avstemt etter den fremre spissen. Som sådan avfyres luftkanonene samtidig for derved å fremme primærpulsen og minimere bobletilbakekasting som følge av ødeleggende interferens. På denne måten tilveiebringes det et seismikkildesignal med høye amplituder og høye frekvenser.

Som følge av avstemmingen av luftkanonsettet 14 etter den første bobleoscillasjonen kan kildesignaturen til luftkanonsettet 14 inneholde et blandet fasespektrum, hvilket nødvendiggjør deterministisk dekonvolusjon for tilforming av kildesignaturen under behandlingen. Deterministisk dekonvolusjon vil imidlertid kreve en bestemmelse av kildesignaturen til luftkanonsettet 14. Kildesignaturen til luftkanonsettet 14 kan bestemmes ved at man først plasserer et sett hydrofoner nær luftkanonene, men i en slik avstand at ingen av hydrofonene vil penetrere de luftbobler som produseres av luftkanonene. Deretter måles den emitterte trykkbølge i nærfeltet til luftkanonsettet, i n uavhengige punkter hvis posisjoner er kjent i forhold til luftkanonsettet. Målingene blir så behandlet under hensyntagen til interaksjoner mellom luftkanonene, for derved i det minste begrepsmessig å tilveiebringe et ekvivalent sett av n ikke-samvirkende og uavhengige kilder med n ekvivalente signaturer som er superposisjonerbare, for på den måten å tilveiebringe luftkanonsettets 14 kildesignatur. Kildesignaturen til luftkanonsettet 14 bestemmes så ved å superposisjonere de n ekvivalente signaturer. I én utførelsesform er kildesignaturen til luftkanonsettet dettes fjernfelt-kildesignatur. Den her refererte prosess er beskrevet mer detaljert i US patent 4 868 794, hvis innhold anses som en del av foreliggende beskrivelse. Kildesignaturen til luftkanonsettet kan så benyttes for utforming av en designaturoperatør på en skudd for skudd basis. I én utførelse blir luftkanonsettdiagnostikken, så som avfyringstiden for den enkelte luftkanon, dybden til den enkelte luftkanon og lignende, registrert for hvert skudd. Kildesignaturen til luftkanonsettet 14 kan så beregnes ved hjelp av luftkanonsettdiagnostikken og et computermodellprogram for en kildesignatur, slik det vil være kjent for fagpersoner.

Hva seismikkablene angår så innbefatter den enkelte seismikkabel 12 en deflektor 16 med en fremre del og en halebøye 20 ved en bakre del. Deflektoren 16 benyttes for horisontal posisjonering av den enden av seismikkabelen 12 som er nærmest det seismiske undersøkelsesfartøy 10, og halebøyen 20 benyttes for tilveiebringelse av en motstand ved den enden av seismikkabelen 12 som er lengst fra det seismiske undersøkelsesfartøy 10. Den spenning som tilveiebringes i seismikkabelen 12 ved hjelp av deflektoren 16 og halebøyen 20 gir en tilnærmet lineær form for seismikkabelen 12, som vist i fig. 1.

Et antall seismikkabelposisjoneringsinnretninger 18, også benevnt birds, er plassert mellom deflektoren 16 og halebøyen 20. Fordelaktig er posisjoneringsinnretningene 18 styrbare både vertikalt og horisontalt. Disse posisjoneringsinnretningene 18 kan eksempelvis være plassert i regulære intervaller langs seismikkabelen 12, eksempelvis for hver 200-400 meter. De vertikalt og horisontalt posisjonerbare innretninger 18 kan benyttes for påvirkning av formen til seismikkabelen 12 mellom deflektoren 16 og halebøyen 20 i så vel vertikal (dybde) som horisontal retning. Et styresystem for posisjoneringsinnretningene 18 er fordelt mellom et globalt styresystem 22 anordnet på eller nær det seismiske undersøkelsesfartøy 10, og et lokalt styresystem 36 (vist i fig. 2) anordnet i eller nær posisjoneringsinnretningene 18. Det globale styresystemet 22 er typisk tilknyttet navigasjonssystemet til det seismiske undersøkelsesfartøy og for estimater av systemparametere, så som fartøyets sleperetning og hastighet og strømretning og hastighet, fra fartøyets navigasjonssystem.

Det globale styresystemet 22 overvåker de virkelige posisjonene til hver enkelt posisjoneringsinnretning 18 og er programmert med de ønskede posisjonene til eller de ønskede minimumsavstander mellom seismikkablene 12. De horisontale posisjonene til posisjoneringsinnretningene 18 kan eksempelvis utledes ved hjelp av akustiske posisjoneringssystemer som er beskrevet i US patent 4 992 990, hvis innhold anses som en del av foreliggende beskrivelse. Alternativt, eller i tillegg, kan det benyttes et satellittbasert globalt posisjoneringssystem for bestemmelse av utstyrets posisjoner. De vertikale posisjonene til posisjoneringsinnretningene 18 blir typisk overvåket ved hjelp av trykksensorer tilknyttet posisjoneringsinnretningene 18, slik det vil bli nærmere omtalt nedenfor.

Det globale styresystemet 22 opprettholder fordelaktig en dynamisk modell av hver seismikkabel 12 og bruker de ønskede og virkelige posisjoner av posisjoneringsinnretningene 18 for regulær beregning av oppdaterte ønskede vertikale og horisontale krefter som posisjoneringsinnretningene 18 skal utøve på seismikkablene 12, for bevegelse fra deres virkelige posisjoner og til deres ønskede posisjoner. Det globale styresystemet 22 beregner fordelaktig de ønskede vertikale og horisontale krefter basert på oppførselen til den enkelte seismikkabel 12, og tar også hensyn til hvordan hele seismikkabel settet oppfører seg. Som følge av den relativt lave prøvehastighet og den tidsforsinkelse som er tilordnet det horisontale posisjonsbestemmelsessystem, vil det globale styresystemet 20 kjøre posisjon-prediksjonsprogramvare for derved å estimere de aktuelle lokaliseringer for den enkelte posisjoneringsinnretning 18. Det globale styresystemet 22 sjekker også de data som mottas fra fartøyets navigasjonssystem. Det globale styresystemet 22 vil typisk innhente de følgende parametere fra fartøyets navigasjonssystem: fartøyhastighet (m/s), fartøykurs (grader), strømhastighet (m/s), strømretning

(grader), og lokaliseringen av den enkelte posisjoneringsinnretning 18 i horisontalplanet i et fartøysfiksert koordinatsystem. Strømhastighet og -retning kan også estimeres basert på de gjennomsnittskrefter som posisjoneringsinnretningene 18 utøver på seismikkablene 12. Det globale styresystemet 22 vil fordelaktig sende de følgende verdier til den lokale bird-kontroller: ønsket vertikalkraft, ønsket horisontal kraft, slepehastighet, og tverrstrømhastighet.

Fig. 2 viser en del av seismikkabelen 12 med en tilhørende posisjoneringsinnretning 18, hvilken innretning kan påvirke posisjonen til seismikkabelen 12 i så vel vertikale som horisontale retninger. Seismikkabelen 12 innbefatter videre en kommunikasjonsledning 24, som kan innbefatte en fiberkabelbunt for optisk datatransmisjon og krafttransmisjonstråder. Kommunikasjonsledningen 24 strekker seg langs seismikkledningen 12 og er forbundet med seismikksensorer (ikke vist), med hydrofoner 26, som er fordelt langs seismikkabelen 12, og med

posisjoneringsinnretningen 18. Posisjoneringsinnretningen 18 har fordelaktig et par uavhengig bevegbare vinger 28 som er forbundet med dreibare aksler 32 som på sin side kan dreies ved hjelp av vingemotorer 34. Posisjoneringsinnretningen 18 er slik at vingenes 28 orientering relativt posisjoneringsinnretningens hus 30 kan endres.

Vingemotorene 34 kan være av en hvilken som helst type hvormed orienteringen av vingene 28 kan endres. Vingemotorene 34 kan enten være elektriske motorer eller hydrauliske aktuatorer. Det lokale styresystemet 36 styrer bevegelsen av vingene 28 ved å beregne en ønsket vinkelendring for vingene og selektivt drive motorene 34 for gjennomføring av en slik endring.

En av fordelene med det foran beskrevne styresystem er at den ønskede endringen av orienteringen til vingen 28 beregnes med bruk av et estimat av hastigheten til posisjoneringsinnretningen 18 istedenfor at man helt enkelt baserer seg på et kontrollsystem med en feedback-sløyfe, hvilket kontrollsystem vil virke på samme måte uavhengig av fartøyshastigheten. Fordi den kraft som produseres av vingen 28 er proporsjonal med kvadratet av innretningens hastighet, kan det oppnås en meget mer nøyaktig beregning av den ønskede vingeorienteringsendring når det benyttes et estimat av innretningens hastighet. Som nevnt deler det globale styresystemet 22 oppgaver med det lokale styresystemet 36. Det globale styresystemet 32 overvåker posisjonene til seismikkablene 12 og tilveiebringer de ønskede krefter eller den ønskede posisjonsinformasjon for det lokale styresystemet 36. Det lokale styresystemet 36 i hver posisjoneringsinnretning 18 justerer vingespredningsvinkelen for å dreie posisjoneringsinnretningen 18 til riktig posisjon, og justerer vingevinkelen for tilveiebringelse av den ønskede totalkraft. Posisjoneringsinnretningene 18, innbefattende det globale styresystemet 22 og det lokale styresystemet 36, er beskrevet mer detaljert i GB 2 342 081, hvis innhold anses som en del av foreliggende beskrivelse. En eller flere utførelser av oppfinnelsen innbefatter også andre utførelser av posisjoneringsinnretningene 18, herunder slike hvor det benyttes bevegbare vinger med vingeklaffer, tre fullt ut bevegbare vinger, fire bevegbare vinger, og slike som er beskrevet i US patent 6 671 223, hvis innhold anses som en del av foreliggende beskrivelse.

Hva angår hydrofonene 26, så behøver disse ikke være koblet slik at de danner grupper som genererer et enkelt utgangssignal. Isteden kan den enkelte hydrofon 26 være innstilt for generering av et separat utgangssignal, som filtreres med en adaptiv stråleformer. Den adaptive stråleformeren innbefatter to eller flere spatialt og/eller temporalt lokale adaptive flerkanalfiltre med to eller flere kanaler. Den adaptive stråleformeren er utformet for å diskriminere responsen i samsvar med det spatiale og/eller temporale spektralinnhold i inngangssignalene. På denne måten kan filtrerte utgangssignaler genereres og registreres for hver enkelt hydrofon. Hydrofonene 26 kan ha en innbyrdes avstand på 3,125 meter for derved å svekke uønsket støy i de mottatte seismikksignaler. Avstanden mellom hydrofonene 26 kan basere seg på flere faktorer, så som tilgjengelig båndbredde for datatransmisjonen og registreringen eller fremstillingskostnader. Avstanden mellom hydrofonene 26 i kombinasjon med den adaptive stråleformer er tilpasset for å redusere uønsket støy, særlig koherent støy, så som bølgestøy, dønningsstøy og tverrstrømningsstøy. Hydrofonutformingen og den adaptive stråleformer finnes beskrevet mer detaljert i US patent 6 684 160, hvis innhold anses som en del av foreliggende beskrivelse.

Fig. 3 viser et flytskjema for en fremgangsmåte 300 for innhenting av lavfrekvente seismiske signaler for sub-salt-bildedannelse (imaging) i samsvar med én utførelse av oppfinnelsen. I trinnet 310 slepes luftkanonsettet 14 på 10,2 meters dyp eller dypere. I én utførelse kan luftkanonsettet 14 slepes på et dyp mellom 10-25 meter. Ved å plassere luftkanonsettet på slike dyp kan passbåndet for kilde-spøkelsesresponsen migrere til lavere frekvenser, hvorved det muliggjøres en preservering av de lavfrekvente signaler. Dybden til luftkanonsettet 14 kan derfor velges slik at passonen for spøkelsesresponsen stemmer overens med et frekvensområde for den energi som genereres med luftkanonsettet 14.

I trinn 320 slepes seismikkablene 12 på et dyp på 10,2 meter eller mer. I én utførelse kan seismikkablene 12 slepes på et dyp mellom 10-25 meter. Ved å plassere seismikkablene 12 på slike dyp kan passbåndet til seismikkabel-spøkelsesresponsen migrere til lavere frekvenser, hvorved det muliggjøres en preservering av lavfrekventsignaler. Dybden til seismikkablene 12 kan derfor velges slik at passonen til spøkelsesresponsen faller sammen med et frekvensområde for den energi som genereres med luftkanonsettet 14.

I trinn 330 blir seismikksignalene som reflekteres fra lag i grunnen under saltområdet, mottatt i de hydrofoner som er anordnet på seismikkablene 12. Under innhentingen benyttes det ofte et lavgrensefilter for å redusere støykontamineringen. Et lavgrensefilter vil imidlertid også fjerne lavfrekvente signaler. I samsvar med én utførelse av oppfinnelsen registreres seismikksignalene i hydrofonene uten noen lavgrensefiltre eller eventuelt med lavgrensefiltermuligheten avslått. På denne måten kan amplituden til lavfrekvenssignalene bedres.

I samsvar med én eller flere utførelser av oppfinnelsen kan seismikksignalene innhentes ved hjelp av ulike luftkanonsett- og seismikkabelutforminger. Fig. 4A viser et snitt gjennom en luftkanonsettutforming i samsvar med én utførelse av oppfinnelsen, med luftkanon settene 402 og 404. Luftkanonsettet 402 er utformet for å fremme høyfrekvente seismikksignaler, mens luftkanonsettet 404 er utformet for å fremme lavfrekvente seismikksignaler. Luftkanonsettet 402 er spissavstemt, dvs. at luftkanonsettet 420 er avstemt etter den fremre spissen, mens luftkanonsettet 404 er bobleavstemt, dvs. at luftkanonsettet 404 er avstemt etter den første bobleoscillasjonen. I én utførelsesform kan luftkanonsettet 402 være bobleavstemt mens luftkanonsettet 404 er spissavstemt. Det totale volumet til luftkanonsettet 404 er større enn det totale volumet til luftkanonsettet 402. Eksempelvis kan luftkanonsettet 402 ha et totalt volum på 0,0833 m<3>(5085 kubikktommer) mens luftkanonsettet 404 har et totalt volum på 0,111 m<3>(6780 kubikktommer).

Luftkanonsettet 404 er plassert på et større dyp enn luftkanonsettet 402. Eksempelvis kan luftkanonsettet 402 være plassert på et dyp mellom ca. 6-8 meter mens luftkanonsettet 404 er plassert på et dyp mellom ca. 14-18 meter. Forskjellen i dybde mellom luftkanonsettene 402 og 404 kan velges slik at 1/dt < fmax, hvor fmax er den maksimale frekvensen i seismikkdataene. Tiden dt bestemmes av dybdeforskjellen mellom de to emittersettene og av hastigheten til den seismiske energien i vann, hvilket er en kjent kvantitet.

I tillegg til avstanden i vertikalretningen (z-retning), er de to luftkanonsettene atskilt fra hverandre med en horisontal avstand dx i horisontalretningen (x-retning). Den horisontale forskyvningen mellom de to emittersettene er i hovedsaken lik skuddpunktintervallet i det marine seismiske undersøkelsesarrangement. I eksempelvis et seismisk undersøkelsesarrangement som genererer et skuddpunktintervall på 37,5 meter, vil den horisontale avstanden mellom luftkanonsettene være tilnærmet 37,5 meter.

De to luftkanonsettene er imidlertid ikke innbyrdes avstandsplassert i y-retningen, en retning som går ut fra papirplanet og perpendikulært på luftkanonsettenes bevegelsesretning. Det seismiske undersøkelsesfartøy 10 er utformet for sleping av luftkanonsettene 402 og 404 med en hastighet V.

Ved bruk beveges luftkanonsettene 402 og 404 gjennom vannet i den retning som settene er plassert. Luftkanonsettene 402 og 404 avfyres med en "flip flop"-sekvens med like skuddpunktintervaller, eksempelvis 37,5 meter. Luftkanonene i det sett som er nærmest det seismiske undersøkelsesfartøy 10, dvs. luftkanonsettet 402, avfyres først. Disse luftkanonene kan avfyres i rekkefølge eller samtidig. Etter en tidsforsinkelse som er lik den tid som er nødvendig for at slepefartøyet skal bevege seg 37,5 meter (dvs. dx/V), avfyres de luftkanoner i det luftkanonsett som befinner seg lengre vekk fra det seismiske undersøkelsesfartøy 10, dvs. luftkanonsettet 404. Tidsforsinkelsen dx/V mellom avfyringene av de to luftkanonsettene sikrer at den enkelte luftkanon i ett sett avfyres med de samme x- og y-koordinater som den korresponderende luftkanon i det andre settet, men på ulike dyp. Det genereres derfor to skuddregistreringer i punkter som har de samme x- og y-koordinater, men ulike z-koordinater (dybde). I én utførelse kan luftkanonsettene 402 og 404 avfyres samtidig med bruk av en kildekodemetode slik at hvert bølgefelt kodes med en signatur for å indikere det luftkanonsett hvortil det kodede bølgefeltet er tilordnet. Ulike kodemetoder er beskrevet mer detaljert i US patent 5 924 049, hvis innhold anses som en del av foreliggende beskrivelse.

Fig. 4B viser et grunnriss av en luftkanonsettutforming i samsvar med én utførelse av oppfinnelsen, med luftkanonsett 412, 422, 414 og 424. Luftkanonsettene 412 og 422 slepes av det seismiske undersøkelsesfartøy 420 mens luftkanonsettene 414 og 424 slepes av det seismiske undersøkelsesfartøyet 430. Det seismiske undersøkelsesfartøyet 430 er vist plassert direkte bak det seismiske undersøkelsesfartøyet 420. Det seismiske undersøkelsesfartøyet 34 kan imidlertid plasseres hvor som helst i forhold til det seismiske undersøkelsesfartøyet 420. Eksempelvis kan det seismiske undersøkelsesfartøyet 430 plasseres ved siden av det seismiske undersøkelsesfartøyet 420. De to seismiske undersøkelsesfartøyene kan ha en innbyrdes avstand basert på geofysiske eller undersøkelsesbetraktninger, så som en forskyvningsavstand.

Luftkanonsettene 412 og 422 er utformet for fremming av høyfrekvente seismikksignaler mens luftkanonsettene 414 og 424 er utformet for fremming av lavfrekvente seismikksignaler. Luftkanonsettene 412 og 422 er spissavstemte mens luftkanonsettene 414 og 424 er bobleavstemte. I én utførelsesform kan luftkanonsettene 412 og 422 være bobleavstemte mens luftkanonsettene 414 og 424 er spissavstemte. Det totale volumet til luftkanonsettene 414 og 424 er større enn det totale volumet til luftkanonsettene 412 og 422. Eksempelvis kan hvert av luftkanonsettene 412 og 422 ha et totalt volum på 0,0833 m<3>(5085 kubikktommer) mens hvert av luftkanonsettene 414 og 424 har et totalvolum på 0,111 m<3>(6780 kubikktommer).

Luftkanonsettene 414 og 424 er det anordnet på et større dyp enn luftkanonsettene 412 og 422. Eksempelvis kan luftkanonsettene 412 og 422 være anordnet på et dyp på ca. 6-8 meter mens luftkanonsettene 414 og 424 kan være anordnet på et dyp på ca. 14-18 meter.

Luftkanonsettene 412 og 422 har en innbyrdes tverrlinjeavstand dy i y-retningen. Tverrlinjeavstanden dy mellom luftkanonsettene 412 og 422 er avhengig av avstanden mellom seismikkablene 12. Fortrinnsvis utgjør tverrlinjeavstanden dy halvparten av avstanden mellom seismikkablene. Luftkanonsettene 412 og 422 er imidlertid ikke forskjøvet i x-retningen. Tilsvarende har luftkanonsettene 414 og 424 en samme tverrlinjeavstand dy, men de er ikke forskjøvet i forhold til hverandre i x-retningen.

Ved bruk avfyres luftkanonsettene 412, 422, 414 og 424 samtidig med bruk av en kildekodemetode slik at hvert bølgefelt kodes med en signatur for derved å indikere det luftkanonsettet hvortil det kodede bølgefeltet er tilordnet. Som nevnt foran beskrives ulike kodemetoder mer detaljert i US patent 5 924 049, hvis innhold anses som en del av foreliggende beskrivelse. Fig. 4C viser et snitt gjennom en luftkanonsettutforming i samsvar med én utførelse av oppfinnelsen, med luftkanonsett 432, 434 og 436. Luftkanonsettene 432, 434 og 436 er anordnet på tre ulike dyp i vannet. Luftkanonsettet 432 er plassert i hovedsaken vertikalt over luftkanonsettet 34, og luftkanonsettet 434 er anordnet i hovedsaken vertikalt over luftkanonsettet 436. På denne måten vil luftkanonsettene 432, 434 og 436 ha de samme x- og y-koordinater, men ulike z-koordinater. Dette arrangementet kan betegnes som en over/under-kombinasjon av luftkanonsettene. Uttrykket "over" assosieres typisk med mer grunt plasserte luftkanonsett mens uttrykket "under" typisk kan assosieres med dypere anordnede luftkanonsett. Ved bruk avfyres luftkanonsettene 412, 422, 414 og 424 i en "flip flop"-sekvens eller samtidig, med bruk av en kildekodemetode slik at hvert bølgefelt kodes med en signatur for å indikere det luftkanonsettet hvortil det kodede bølgefeltet er tilordnet. Ulike kodemetoder er beskrevet mer detaljert i US patent 5 924 049. Fig. 4D viser et snitt gjennom en seismikkabelutforming ifølge én utførelse av oppfinnelsen, innbefattende seismikkabler 452, 454, 456 og et luftkanonsett 460. Seismikkablene 452, 454, 456 er plassert på tre ulike dyp i vannet. Seismikkabelen 452 er anordnet i hovedsaken vertikalt over seismikkabelen 454 mens seismikkabelen 454 er anordnet i hovedsaken vertikalt over seismikkabelen 456. På denne måten vil seismikkablene 452, 454 og 456 ha de samme x- og y-koordinater, men ulike z-koordinater. Dette arrangementet kan betegnes som en over/under-kombinasjon av seismikkablene. Uttrykket "over" assosieres typisk med mer grunt plasserte seismikkabler mens uttrykket "under" typisk assosieres med dypere plasserte seismikkabler. Selv om bare ett luftkanonsett er vist for bruk sammen med seismikkablene 452, 454 og 456, kan det ifølge én eller flere utførelser av oppfinnelsen benyttes seismikkabler 452, 454 og 456 som samvirker med ulike luftkanonsettutforminger, eksempelvis de som beskrives i forbindelse med fig. 4A, 4B og 4C. Fig. 5 viser opp- og nedadgående bølgefelt 500, 505, 510, 515, 520, 525 som svarer til i det minste ett tilveiebrakt akustisk signal, eller et skudd, i en marin seismisk undersøkelse. Selv om de opp- og nedadgående bølgefeltene her omtales som om de var separate enheter, vil fagpersoner vite at de opp- og nedadgående bølgefeltene 500, 505, 510, 515, 520, 525 kan representere deler av ett enkelt bølgefelt fremstilt med ett enkelt skudd, eller deler av flere bølgefelt som er fremstilt med flere skudd.

En seismisk "over"-sensor 540 er plassert på et dyp Z0 under en overflate 530 på en vannmasse 535, og en seismisk "under"-sensor 550 er plassert på et dyp Zuunder overflaten 530. Den seismiske "over"-sensor 540 detekterer én eller flere fysiske kvantiteter som er indikative for de opp- og nedadgående bølgefeltene 510, 515.1 én utførelse vil "over"-sensoren 540 detektere et trykkbølgefelt P( Z0) på lokaliseringen over "over"-sensoren 540. "Under"-sensoren 550 detekterer én eller flere fysiske kvantiteter som er indikative for de opp- og nedadgående bølgefeltene 500, 525.1 én utførelse vil den seismiske "under"-sensor 550 detektere et trykkbølgefelt P( Zu) ved lokaliseringen av den seismiske "under"-sensor 550.

Det oppgående bølgefelt 520 ved "under" seismikksensoren 550, representert med U(Zu), kan relateres til trykkbølgefeltene P( Z0) på stedet til "over" seismikksensoren 540 og P( ZU) på stedet til "under" seismikksensoren 550 ved hjelp av uttrykket: hvor Wdog Wuer bølgefeltekstrapoleringsoperatører for henholdsvis nedadgående og oppadgående bølgefelt. På samme måte kan det nedadgående bølgefeltet 525 ved "under" seismikksensoren 550, representert med D( ZJ, relateres til trykkbølgefeltene P( ZQ) og P( ZJ med uttrykket:

I én utførelsesform er bølgefeltekstrapoleringsoperatøren Wugitt med uttrykket: og bølgefeltekstrapoleringsoperatøren Wder gitt med uttrykket:

hvor v er vannhastighetenm /er bølgefrekvensen, og k er bølgetallet. En fagperson vil vite at uttrykket for bølgefeltekstrapoleringsoperatøren Wubare er gyldig for ikke-svinnende bølger, dvs. l- k2v2/ f>0. En fagperson vil også vite at lignende uttrykk kan utledes for å relatere de opp- og nedadgående bølgefeltene 510, 515 ved "over" seismikksensoren 540 til bølgefeltene P( Z0) og P(Zu).

Det oppadgående bølgefelt 500 like under overflaten 530 er gitt med uttrykket:

og det nedadgående bølgefelt 505 like under overflaten 530 er gitt med uttrykket:

De foran gitte uttrykk for de opp- og nedadgående bølgefelt 500, 505 forutsetter at overflaten 530 er ved Z=0.

Dersom overflaten 530 antas å være fullstendig rolig, en tilstand som så godt som aldri vil forekomme i praksis, så vil de opp- og nedadgående bølgefeltene 500, 505 ved overflaten 530 være like i absoluttverdier og ha motsatte fortegn. Matematisk anses overflaten 530 å være en fri overflate hvor et trykkbølgefelt forsvinner, dvs. P( Z=0) = 0, slik at de opp- og nedadgående bølgefeltene 500, 505 relateres med en flat sjøflatebetingelse:

Ved å benytte de flate sjøflatebetingelsene i formen U( 0) =- D( 0), dvs. en overflatereflektivitet på -1, for et datavindu under en direkte ankomst, kan man utlede følgende uttrykk:

Personer med kjennskap til teknikken vil forstå at uttrykkene i klammer er spøkelsesoperatører, Fo og Fu, for henholdsvis over og under seismikkdata, i tilfelle av en fullstendig rolig overflate 530. Det her gitte uttrykk sier derfor at trykket ved "over" seismikkmottakeren 540 multiplisert med spøkelsesoperatøren Fuved "under" seismikkmottakeren 550 vil være lik trykket ved "under" seismikkmottakeren 550 multiplisert med spøkelsesoperatøren Fo ved "over" seismikkmotakeren 540. Matematisk kan dette uttrykket forenklet skrives slik:

Som nevnt er imidlertid overflaten 530 i virkeligheten aldri rolig, som antatt ovenfor og i konvensjonell praksis. De nevnte uttrykk tar ikke hensyn til temporære og spatiale variasjoner i vannhastigheten, reflekti vi teten i overflaten 530, seismikkabelposisjoneringsfeil og andre ikke-ideelle tilstander som man ofte møter ved virkelige marine seismiske undersøkelser. For i det minste delvis å kunne ta hensyn til virkningen av noen av disse ikke-ideelle tilstander, benyttes ett eller flere kalibreringsfiltre på en måte som vil bli nærmere omtalt nedenfor. Kalibreringsfiltrene benyttes for å danne en over/under-kombinasjon av marine seismikkdata som er innhentet med "over" seismikkmottakeren 540 og "under" seismikkmottakeren 550. Eksempelvis kan denne over/under-kombinasjon dannes ved å modifisere overflatesjikttilstanden ved hjelp av ett eller flere kalibreringsfiltre. Den over/under-kombinasjon som tilveiebringes med den modifiserte sjikttilstand, kan gi et kombinert datasett med redusert støy sammenlignet med et datasett som er dannet med en over/under-kombinasjon med bruk av den rolige sjøoverflatetilstand.

Fig. 6 viser et flytskjema for en fremgangsmåte 600 for dannelse av en over/under-kombinasjon ved hjelp av ett eller flere kalibreringsfiltre i samsvar med én eller flere utførelser av oppfinnelsen. Første og andre datasett velges (ved 610). I én utførelse velges de første og andre datasett (ved 610) slik at de prestakkes over og under datasett som er oppnådd med minst én seismikksensor som er koblet med en "over"-seismikkabel og minst én seismikksensor som er koblet med en "under"-seismikkabel i en over/under-seismikkabelkombinasjon. Foreliggende oppfinnelse er imidlertid ikke begrenset til valg (ved 610) av dataene i det prestakkede datasett. I en alternativ utførelse kan det (ved 610) velges deler av det prestakkede datasett som er innhentet i et valgt tidsvindu og/eller en valgt forskyvning. I en annen alternativ utførelse kan deler av det prestakkede datasett velges fra en valgt samling, så som en skuddsamling og/eller en mottakersamling (ved 610).

De første og/eller andre datasett kan tilveiebringes via transmisjon gjennom et tråd-og/eller trådløst medium. Eksempelvis kan over- og underdatasett velges fra dataene som samlet, eller kort tid etter samlingen, i forbindelse med en seismisk undersøkelse. Alternativt kan de første og/eller andre datasett registreres på og transmitteres via registreringsbånd, magnetskiver, kompaktskiver, DVD, og lignende. De første og andre datasett kan således i noen utførelser velges fra data som er tidligere innsamlet og arkivert ved hjelp av et magnetisk eller optisk lagringsmedium.

Ett eller flere kalibreringsfiltre bestemmes (ved 620) ved bruk av de valgte over- og underdatasett. I én utførelse kan det ene eller de flere kalibreringsfiltre bestemmes (ved 620) ved at man i utgangspunktet, som nevnt foran, multipliserer trykket ved "over" seismikkmottakeren 440 med spøkelsesoperatøren Fuved "under" seismikkmottakeren 450 og setter dette likt trykket ved "under" seismikkmottakeren 450 ganger med spøkelsesoperatøren Fo til "over" seismikkmottakeren 440, dvs. at P( Z0) Fo = P( Zu) Fu. Denne metoden kan også betegnes som en tverr-spøkelsesmetode.

Som nevnt foran er imidlertid dette forholdet generelt sett ikke nøyaktig nok for de innhentede over/under-seismikkdata. Det eller de anvendte kalibreringsfiltre, a( f), kan derfor benyttes, idet man benytter uttrykket a( f) P( Z0) Fo=P( Zv) Fu- Eksempelvis kan det ene eller de flere kalibreringsfiltre bestemmes ved å evaluere uttrykket a( f) P( Z0) Fo=P( Zu) Fuved hjelp av en minstepotensmetode. En fagperson vil imidlertid vite at oppfinnelsen ikke er begrenset til anvendelse av en slik minstepotensmetode på uttrykket a( j) P( Z0) Fo=P( Zv) Fu- Ethvert ønsket uttrykk kan dessuten evalueres med enhver ønsket metode som benyttes for bestemmelse av kalibreringsfilteret. Fagpersoner vil også vite at kalibreringsfilteret eller filtrene kan bestemmes slik at uttrykket a( f) P( Z0) Fo=P( ZJi) Fu vil være sant rent statisk sett, selv om det ikke vil være helt nøyaktig for samtlige innhentede seismikkdata som benyttes for bestemmelse av kalibreringsfiltrene.

Kalibreringsfilteret eller kalibreringsfiltrene kan så (ved 630) benyttes for å kombinere de første og andre datasett for dannelse av et tredje datasett, så som et over/under-kombinert datasett. Kalibreringsfilteret eller kalibreringsfiltrene kan benyttes for definering av en forstyrret grense- eller sjiktbetingelse ved hjelp av over- og under-datasett. Den forstyrrede grensebetingelsen blir så inkorporert i en valgt over/under-kombinasjonsmetode som benyttes for kombinering (ved 630) av over- og under-seismikkdataene. Personer med vanlig kjennskap til teknikken vil forstå at oppfinnelsen ikke er begrenset til en bestemt metode for kombinering (ved 630) av de over- og under-seismikkdata ved bruk av det ene eller de flere kalibreringsfiltre. I ulike alternative utførelsesformer kan det benyttes enhver ønsket metode for kombinering (ved 630) av over- og under-seismikkdataene ved hjelp av det ene eller de flere anvendte kalibreringsfiltre.

Claims (26)

1. Fremgangsmåte for innhenting av seismiske signaler innbefattende: sleping (310) av et første luftkanonsett (14) i vannet på et første dyp, og et andre luftkanonsett i vannet på et andre dyp som er større enn det første dypet, idet det første dypet er minst 10 meter, retting av akustiske signaler med det første luftkanonsett (14) ned gjennom vannet og inn i grunnen under et saltområde, sleping (330) av én eller flere seismikkabler (12) i vannet på ett eller flere tredje dyp, idet i det minste ett av de tredje dypene er minst 10 meter, og hver seismikkabel (12) innbefatter et flertall langs kabelen anordnede hydrofoner (26), og registrering (330) med hydrofonene (26) av et flertall seismiske signaler reflektert fra lag i grunnen under saltområdet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat hvert luftkanonsett (14) har et totalvolum på minst 0,0983 m<3>(6000 kvadrattommer).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat hvert luftkanonsett (14) har et totalvolum mellom ca. 0,111 m<3>og ca. 0,167 m<3>(6780 kubikktommer til 10170 kubikktommer).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat ett eller flere luftkanonsett (14) avstemmes etter en første bobleoscillasjon.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat hver seismikkabel (12) innbefatter én eller flere posisjoneringsinnretninger anordnet langs kabelen, idet hver posisjoneringsinnretning innbefatter en første vinge og en andre vinge, idet den første vingen og den andre er uavhengig bevegbare for derved å kunne styre posisjoneringsinnretningen sideveis og vertikalt.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat hydrofonene (26) er avstandsplassert i intervaller fra ca. 2,0 meter til ca. 3,30 meter.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den videre innbefatter: digitalisering av en utgangsverdi fra hver hydrofon (26) separat, og filtrering av utgangsverdien for generering av et seismikksignal med et redusert støyinnhold.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat registreringen med hydrofonene (26) innbefatter en registrering av seismikksignalene uten et lavgrensefilter.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat det første luftkanonsettet (14) avstemmes etter en fremre spiss og at det andre luftkanonsettet avstemmes etter en første bobleoscillasjon.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat det første luftkanonsettet (14) har et totalvolum på ca. 0,0833 m<3>(5085 kubikktommer) og at det andre luftkanonsettet har et totalvolum på ca. 0,111 m<3>(6780 kubikktommer).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat det første luftkanonsettet (14) er atskilt fra det andre luftkanonsettet med en avstand som i hovedsaken er lik et skuddpunktintervall.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat det første luftkanonsettet (14) er atskilt fra det andre luftkanonsettet med ca. 37,5 meter.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat det første og andre luftkanonsett slepes med en hastighet V i en x-retning, idet det første luftkanonsettet er atskilt fra det andre luftkanonsettet med en avstand dx i x-retningen, det første luftkanonsettet er anordnet nærmere et seismisk undersøkelsesfartøy enn det andre luftkanonsettet, idet det første og det andre luftkanonsett slepes av det seismiske undersøkelsesfartøy (10), og fremgangsmåten videre innbefatter avfyring av det første luftkanonsett, og avfyring av det andre luftkanonsett på et tidspunkt dx/V etter at det første luftkanonsettet er avfyrt.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat det første og andre luftkanonsettet avfyres i sekvens.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat det første og andre luftkanonsettet avfyres samtidig.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat slepingen av det ene eller de flere luftkanonsett innbefatter: sleping av et første luftkanonsett og et andre luftkanonsett på et første dyp, og sleping av et tredje luftkanonsett og et fjerde luftkanonsett på et andre dyp som er større enn det første dypet.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat det første og andre luftkanonsett er avstemt etter en fremre spiss og at det tredje og fjerde luftkanonsett er avstemt etter en første bobleoscillasjon.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat hvert av de første og andre luftkanonsett har et totalvolum som er mindre enn totalvolumet til hvert av de tredje og fjerde luftkanonsett.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat det første og andre luftkanonsett er atskilt med en tverrlinjeavstand som er avhengig av en seismikkabelavstand.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat det tredje og fjerde luftkanonsettet er atskilt med en tverrlinjeavstand som er avhengig av en seismikkabelavstand.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert veden avfyring av det første, andre, tredje og fjerde luftkanonsett samtidig for derved å generere et antall bølgefelt, idet hvert bølgefelt kodes med en signatur som indikerer det luftkanonsett hvortil bølgefeltet er tilordnet.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat hvert av luftkanonsettene er anordnet med en ulik z-koordinat og med i hovedsaken samme x- og y-koordinater.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat hver seismikkabel er anordnet med en ulik z-koordinat og med i hovedsaken de samme x- og y-koordinater.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat det bestemmes en kildesignatur for luftkanonsettene.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 24, karakterisert vedat bestemmelsen av kildesignaturen innbefatter: måling av en emittert trykkbølge i et nærfelt for luftkanonsettene i n uavhengige punkter hvis posisjoner er kjent i forhold til én eller flere luftkanoner som inngår i det enkelte luftkanonsett, tilveiebringelse i det minste begrepsmessig av et ekvivalent sett av n ikke-interagerende og uavhengige kilder som har n ekvivalente signaturer som er superposisjonerbare for derved å tilveiebringe kildesignaturen til luftkanonsettet, og superposisjonering av de n ekvivalente signaturer.

26. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, for innhenting av et antall seismiske signaler fra under et saltområde i grunnen, videre innbefattende: avstemming av et luftkanonsett (14) etter en første bobleoscillasjon, sleping av luftkanonsettet (14) i vannet på et dyp på minst 10 meter, idet luftkanonsettet (14) har et totalvolum i området fra ca. 0,111 m<3>til ca. 0,167 m<3>(6780 til ca. 10170 kubikktommer), retting av akustiske signaler med luftkanonsettet (14) ned gjennom vannet og inn i grunnen under saltområdet, sleping av én eller flere seismikkabler (12) i vannet på ett eller flere dyp, idet i det minste ett av dypene er minst 10 meter og hver seismikkabel (12) innbefatter et antall langs lengden av kabelen anordnede hydrofoner (26), og registrering med hydrofonene (26) av de seismikksignaler som reflekteres fra lag i grunnen under saltområdet.