NO340025B1 - Vektor 3-komponent 3-dimensjonal Kirchhoff prestack migrasjon - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Teknisk område

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for geofysiske undersøkelser som forbedrer nøyaktigheten av seismisk migrasjon. Oppfinnelsen benytter spesielt offset- eller null-offsetundersøkelsesmålinger til nøyaktig å migrere reflektorer som er til stede i tredimensjonale (3-D) seismiske overflatedata, i vertikale seismiske profiler (VSP'er), og i seismiske kryssbrønnundersøkelsesdata.

Beskrivelse av beslektet teknikk

Ved seismiske overflateundersøkelser reflekteres energi som er ført inn i jorden ved hjelp av en seismisk kilde, fra geofysiske undergrunnstrekk og blir registrert ved hjelp av et antall mottakere. Denne prosessen blir gjentatt mange ganger ved å bruke kilde- og mottakerkonfigurasjoner som enten kan danne en linje (todimensjonal innsamling) eller dekke et område (tredimensjonal innsamling). De dataene som fremkommer, blir behandlet for å tilveiebringe et bilde av reflektoren ved å bruke en prosedyre kjent som migrasjon.

Konvensjonell refleksjonsseismologi benytter overflatekilder og mottakere til å detektere refleksjoner fra impedanskontraster i undergrunnen. Det fremskaffede bilde mangler ofte rommessig nøyaktighet, oppløsning og koherens på grunn av de lange og kompliserte forplantningsbanene mellom kilde, reflektor og mottaker. På grunn av toveispassasjen av seismiske signaler gjennom et meget absorberende, værbitt lag nær overflaten med en lav, lateralt varierende hastighet, kan spesielt undergrunnsbilder ha dårlig kvalitet. For å overvinne denne vanskeligheten ble en teknikk som er vanlig kjent som vertikal seismisk profilering (VSP) utviklet for å avbilde undergrunnen i nærheten av et borehull. I en VSP blir en seismisk overflatekilde brukt, og signaler blir mottatt ved en brønnhullsmottaker eller en rekke brønnhullsmottakere. Dette blir gjentatt for forskjellige dybder av mottakeren (eller mottakergruppen). Ved offset-VSP blir et antall atskilte kilder aktivert sekvensielt, noe som muliggjør avbildning av et større område med avstander enn hva som er mulig med en enkelt kilde.

VSP-datainnsamlingen kan utføres ved å transportere mottakerne ned i hullet på en kabel etter at boring av brønnen er blitt delvis eller fullstendig fullført. En fordel ved VSP-metoden er at datakvaliteten kan være meget bedre enn ved innsamling av overflatedata. VSP-innsamling kan også utføres ved å transportere mottakergruppen ned i hullet som en del av bunnhullsanordningen (BHA). Dette kalles VSP under boring.

US-patent 4,627,036 til Wyatt m.fl., hvis innhold herved inkorporeres i sin helhet ved referanse, gir et tidlig eksempel på VSP-metoden. Det vises nå til fig. 1 hvor det er illustrert en typisk VSP-konfigurasjon for seismisk innsamling på land. I figureksemplene er det vist en Vibroseis<®->kilde 11 som fører energi inn i jorden. Det skal bemerkes at en hvilken som helst annen egnet seismisk kilde, slik som eksplosiver, kan benyttes om ønsket. I et marint miljø kan kilden være en luftkanon eller en marin vibrator.

En mottaker 12 er vist plassert ved en ønsket dybde i borehullet 14. For posisjonen til mottakeren 12 vil energi bli reflektert fra undergrunnslagene 15 ved punkt 16. Den utgangen som frembringes fra mottakeren 12, blir registrert ved hjelp av registreringskjøretøyet 17. I VSP vil mottakeren 12 typisk bli flyttet til en ny posisjon for hvert skudd med avstanden mellom geofonposisjoner i en konstant avstand, slik som 50 fot. Om ønsket kan en gruppe mottakere som er atskilt ved en ønsket avstand, benyttes, eller et antall kilder atskilt fra hverandre kan brukes.

Data fremskaffet ved hjelp av VSP har det utseendet som er illustrert på fig. 2. Wyatt diskuterer bruken av en behandlingsteknikk kalt VSP-CDP-metoden ved hjelp av hvilken VSP-data, slik som de som er vist på fig. 2, kan stakkes for å frembringe et bilde av undergrunnen i avstand fra brønnen.

Prosessen med migrering av seismiske overflatedata er blitt brukt for å fremskaffe bilder av undergrunnen som er bedre enn de som kan oppnås med CDP- eller stakkingsmetoden. Ved migrasjon er formålet å posisjonere seismiske refleksjoner ved deres riktige rommessige posisjon: i CDP-over-flatemetoden blir det på den annen side antatt at refleksjoner stammer fra et refleksjonspunkt midtveis mellom kilden og mottakeren. En vanlig brukt metode for migrering er Kirchhoff-metoden hvor en hastighetsmodell blir definert for undergrunnen. Forplantningstider blir beregnet fra kilden til et di ffraksjonspunkt og fra et diffraksjonspunkt til mottakeren. Den aktuelle avbildningen av en reflektor blir fremskaffet ved å kombinere data fra et antall kilde/mot-takerpar til et antall avbildningspunkter. Hvis hastighetsmodellen er rimelig nøyaktig, vil signalene interferere konstruktivt ved det korrekte avbildningspunktet. Dette konseptet ble opprinnelig utviklet for seismiske overflatedata. Wiggins (1984) utvidet bruken av migrasjon til tilfeller hvor observasjonsflaten ikke er begrenset til å være et flatt, horisontalt plan. Bruken av Kirchhoff-migrasjon for VSP-data er blitt diskutert av Dillon.

Læren ifølge Dillon er begrenset til todimensjonal migrasjon. Senere er VSP Kirchhoff-dybdemigrasjon blitt brukt for tredimensjonale VSP-data av Bicquart. Som bemerket av Bicquart, er Kirchhoff- og andre bredvinklede migrasjons-metoder følsomme for hastighetsfeil. Hastigheter er vanskelige å fremskaffe nøyaktig i overflaterefleksjons-seismologi, og det begrenser dermed effektiviteten til Kirchhoff-migrasjon i strukturerer tilknyttet bratte fall. I motsetning til seismisk overflateinnsamling kan i VSP rimelige nøyaktige hastigheter oppnås nøyaktig fra brønn-undersøkelsen. Med god dybdehastighetsinformasjon frembringer Kirchhoff-dybdemigrasjon et bedre tredimensjonalt dybdebilde i nærheten av brønnen. I todimensjonal og tredimensjonal VSP med offset, er imidlertid kilde og mottaker ikke symmetriske i forhold til undergrunnsavbildningspunktene. Denne asymme-trien krever betydelige anstrengelser ved beregninger av veiefaktorer.

Parallelt med forbedringene i seismisk databehandling, spesielt migrasjonsteknikker, har det vært en fortsatt utvikling av en ganske grunnleggende beskaffenhet når det gjelder den type data som innsamles. I de senere år har seismiske flerkomponentdata dannet en økende del av den totale mengde med seismiske data som innsamles. Grunnen til dette har vært den erkjennelse at konvensjonelle seismiske enkeltkomponentdata primært reagerer på kompresjonsbølge-energi i vertikalretningen i undergrunnen. De konvensjonelle dataene blir vanligvis innsamlet med en kompresjonsbølgekilde og hydrofondetektorer i et marint miljø, eller en vertikal kilde og en vertikal detektor ved seismisk innsamling på land. Ytterligere informasjon som indikerer litologi og fluidinnhold i undergrunnen, blir oppnådd fra kunnskap om forplantningen av skjærbølger i undergrunnen. Skjærbølge-ankomster blir mest hensiktsmessig detektert ved hjelp av mottakere med andre orienteringer enn vertikale. En ytterligere fordel ved flerkomponentregistrering er at selv for kompresjonsenergi, kan kunnskap om tre komponenter for et mottatt signal gi en indikasjon på den retning hvorfra energi blir mottatt ved mottakeren, og den totale energimengden i den retningen.

Hokstad har utledet ligninger for flerkomponent Kirchhoff-forstakkingsmigrasjon. Avbildningsligningene er utledet med basis i viskoelastisk bølgeteori. Den matematiske strukturen til den flerkomponentavbildningsligningen som er utledet av Hokstad, muliggjør beregning av separate bilder for alle kombinasjoner av lokale innfallende og spredte bølgemodi { qP- qP, qP- qSl, qSl- qSl, osv.).

En begrensning ved læren til Hokstad er at den ikke tar hensyn til det reelle problemet med tredimensjonal seismisk avbildning. Selv om resultatene som utledes av Hokstad, er ganske elegante, er eksemplene begrenset til todimensjonale data og gir ikke noen praktisk antydning når det gjelder å håndtere tredimensjonale flerkomponentdata. Problemet med migrasjon av tredimensjonale flerkomponentdata blir tatt hensyn til i foreliggende oppfinnelse.

Oppsummering av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte for avbildning av undergrunns formasjoner. En seismisk kilde blir aktivert ved en eller flere kildeposisjoner, og seismiske bølger blir generert inn i grunnformasjonen. Seismiske trekomponentdata (3-C-data) blir fremskaffet ved en eller flere mottakerposisjoner. De mottatte seismiske data inneholder informasjon om den tredimensjonale strukturen til undergrunnen. En tredimensjonal Kirchhoff-migrasjon av trekomponentdataene blir utført. I Kirchhoff-migrasjonen blir det brukt forplantningstider fra hver kildeposisjon til et antall bildepunkter, og fra hvert av antallet bildepunkter til hver av mottakerposisjonene. Kildene og mottakerne kan være ved overflaten eller nede i et borehull. De tre komponenter er typisk hovedsakelig ortogonale med hverandre. I en kabelimplementering kan mottakerne for de tre komponentene være kardangmonterte. Brukt i et MWD-miljø kan mottakerne være montert på en ikke-roterende hylse som kan være spent fast til borehullsveggen. Mottakerne kan være geofoner eller akselerometere.

Den tredimensjonale migrasjonsprosedyren innbefatter forovermodellerings- og avbildningsoperasjoner. Forover-modelleringen er for å beregne den seismiske bølgeforplant-ningstiden og bølge(stråle)retningsvinklene ved hver bilde-maske i det tredimensjonale rommet innenfor en foreslått hastighetsmodell. Disse forplantningstidene og stråle- retningsvinklene blir beregnet for hver kilde- og mottakerposisjon. Forplantningstidene kan være for kompresjonsbølger eller for skjærbølger.

Avbildningsoperasjonen summerer de registrerte, reflekterte seismiske bølgeenergiene til deres reflekterte posisjoner ved å bruke en veiefaktor. Veiefaktoren er en funksjon av strålegeometri, bølgeforplantningstid, kilde/mot-takerapertur, bølgefase og andre faktorer. Forplantningstidene blir brukt til å lokalisere amplituden (reflektert energi) i de registrerte trasene. Utgangsavbildnings-amplituden til migrasjonen er en skalaverdi som representerer den geofysiske reflektiviteten.

Avbildningsoperasjonene kan utføres ved hjelp av en prosessor på stedet. Alternativt kan behandlingen utføres ved et annet tidspunkt i forhold til innsamlingen og på et annet fjerntliggende sted. Data fra brønnstedet kan sendes til det fjerntliggende stedet ved hjelp av alle egnede midler, innbefattende en satellittforbindelse eller ved hjelp av en internettforbindelse. Instruksjonene som gjør det mulig for prosessoren å aksessere de seismiske flerkomponentdataene og utføre den tredimensjonale og trekomponent-migrasjonsbehand-lingen kan befinne seg på en maskinlesbar lagringsanordning. Disse instruksjonene gjør det mulig for prosessoren å aksessere dataene og å behandle dataene.

Kort beskrivelse av tegningene

Foreliggende oppfinnelsen kan best forstås under henvisning til de vedføyde figurene hvor like henvisningstall refererer til like elementer, og hvor: fig. 1 (kjent teknikk) er en typisk feltgeometri for innsamlingen av seismiske VSP-data;

fig. 2 (kjent teknikk) er en illustrasjon av aktuelle seismiske VSP-data;

fig. 3a og 3b viser et blokkskjema som skisserer operasjoner utført i en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse;

fig. 4a viser typiske seismiske trekomponentdata i x-, y-, z-komponenter;

fig. 4b er dataene på fig. 4a i en tredimensjonal visning;

fig. 5 illustrerer en ulempe ved fremgangsmåten på figurene 3a og 3b;

fig. 6a og 6b viser et blokkskjema som skisserer operasjoner utført i en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse;

fig. 7a viser en syntetisk undersøkelsesmodell med en kilde og en mottaker;

fig. 7b viser syntetiske trekomponenttraser for modellen på fig. 7a;

fig. 8a-8c er tredimensjonale visninger av det migrerte bildet for dataene på fig. 7b ved å bruke den konvensjonelle tredimensj onale migreringsmetoden;

fig. 9a-9c er tredimensjonale visninger av det migrerte bildet for dataene på fig. 7b ved å bruke den tredimensjonale, vertikale migrasjonsmetoden;

fig. 10a-10c viser en sammenligning mellom resultater fra en todimensjonal migrering, en konvensjonell tredimensjonal migrering og den fullstendig tredimensjonale trekomponent vektormigreringen på feltdata; og

fig. 11 viser et eksempel på en kardangmontert trekomponent mottaker.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

For foreliggende oppfinnelse blir det brukt en modifisert versjon av det tidligere systemet som er vist på fig. 1. Mottakeren 12 omfatter en gruppe atskilte mottakere. Typisk blir det brukt fra 5 til 80 mottakere. Hver mottaker omfatter en trekomponent-mottaker. I en utførelsesform av oppfinnelsen er de tre komponentene merket Hl-, H2- og Z-komponentene, idet Z-komponenten er vertikal og Hl- og H2-aksene er ortogonale til Z-aksen og ortogonale til hverandre. Mottakerne kan være kardangmontert. Dette letter bruk av mottakerne i et retningsborehull. Med et slikt arrangement er den mekaniske konstruksjonen av mottakerne for de horisontale komponentene vanligvis forskjellig fra den mekaniske konstruksjonen til Z-komponentmottakeren på grunn av det faktum at sistnevnte har gravitasjon som virker langs bevegelsesretningen til mottakerne. Enten geofoner eller akselerometere kan brukes. I en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen, er de tre mottakerne hovedsakelig identiske med hensyn til følsomhet og er orientert langs hjørnene til et tetraeder. Orientering av mottakerne blir bestemt ved å bruke noen av de fremgangsmåtene som er kjent på området.

En grunnleggende del av behandlingen er bruken av en tredimensjonal Kirchhoff-forstakkingsmigrering med trekomponentvektorer. Dette blir diskutert forut for implementeringen av selve migreringen. Den tredimensjonale Kirchhoff-forstakkingsmigreringen blir generelt uttrykt som

Her er M( x) det migrerte avbildningspunktet ved den tredimensjonale posisjonen x. W ( xE, xr, x) representerer en veiefaktor eller en amplitudekompensasjonsfunksjon som gjelder undersøkelsesgeometrien, hastighetene langs stråle-banen og geofonaperturen. xs og xrer kilde- og mottakerposisjonene i tre dimensjoner. W( xsrxr, x) er uavhengig av det registrerte ref leks j onsbølgef eltet Psr ( ts ( xs, x)+ tr ( x, xr) ) , hvor ts( xs, x) og tr( x, xr) er forplantningstider fra kilden til avbildingsposisjonen og fra avbildningsposisjonen til mottakeren. Det reflekterte bølgefeltet Psr er en overlagring av spredt energi som tilfredsstiller den betingelse at regis treringstiden t=ts ( xs, x)+ tr ( x, xr) er konstant for et kilde/mottakerpar. Migrasjonsprosessen redistribuerer den registrerte refleksjonsenergien ved tid t til en ellipsoidal

(i en konstant hastighetsbakgrunn, for enkelhets skyld)

overflate hvor en reflektor kan befinne seg. Det migrerte bildet ved hver posisjon x er en overlagring av veide energier WPsrfor alle ellipsoidoverflater ved x for hver kilde xs til hver mottaker xr. Den konvensjonelle tredimensjonale Kirchhoff-forstakkingsmigrasjonen tilordner energien ved t ikke-retningsbestemt, noe som betyr at migrasjonsoperatoren fordeler lik amplitude jevnt til alle punkter på ellipsoiden. Som nevnt ovenfor tar den konvensjonelle Kirchhoff-migrasjonen ikke hensyn til hvilken retning energien ble reflektert fra. Denne egenskapen vil forårsake at det skapes falske speilbilderefleksjoner. Å bruke et vektorledd gjør det mulig for den tredimensjonale Kirchhoff-migrasjonen med tre vektorkomponenter å overvinne dette problemet. Det registrerte bølgefeltet Psr som brukes i migrasjonen, er enkomponentskalærdata eller data rotert til en fast retning for trekomponentdataene. Det totale refleksjonsbølgefeltet blir ikke brukt.

Den tredimensjonale Kirchhoff-forstakkingsmigrasjonen med tre vektorkomponenter (V3D-migrasjon) er basert på den konvensjonelle Kirchhoff-migrasjonen som er gitt i ligning (1). Hovedforskjellen er migrasjonsoperatoren. V3D-migrasjonen behandler det reflekterte bølgefeltet ved hver tidssampel t som en tredimensjonal bølgefeltvektor istedenfor en skalærverdi som i konvensjonell tredimensjonal Kirchhoff-migrasjon. En innkommende strålevektor (bølgefrontnormal) blir introdusert i ligningen. Det er en enhetsvektor som representerer den stråleretning ved mottakeren fra det reflekterte avbildningspunktet. Ved konstruering av bilde ved posisjon x ved å bruke bølgefeltet Psr ( ts ( xs, x) + tr ( x, xr) ) , bruker vi bare de bølgefeltdata som stammer fra x. Retnings-informasjonen blir bestemt ved å bruke dynamisk polariser- ingsanalyse av inngangsdataene med tre komponenter. Hvis det antas at bølgefeltvektoren ved t er Psr( t) og

enhetsstrålevektoren ved posisjon xrer R( x, xr), så blir migrasjonsligningen (1) lik

hvor

A ( xs, xr, x) er den nye migrasjonsoperatoren. Veiefaktoren W ( xSf xr, x) er uendret.

Behandling av dataene blir utført ved å bruke en første utførelsesform av oppfinnelsen under anvendelse av ligning (1), som illustrert på figurene 3a og 3b. De seismiske trekomponentdataene blir rotert til en forhåndsdefinert retning og blir enkomponentdata eller mater inn eventuelle enkomponentdata (hovedsakelig vertikalkomponenten) i migrasj onsbehandlingen.

De tredimensjonale forplantningstidstabellene for hver kilde og mottakerposisjon blir generert 101 ved å bruke en hastighetsmodell for undergrunnen. For en fremgangsmåte som er diskutert under henvisning til figurene 3a-3b, blir de seismiske dataene forhåndsrotert i en retning som er hovedsakelig svarende til mottaker/kilderetningen 100. Dette kan i det følgende refereres til som den konvensjonelle metoden. Forplantningstidstabellene for hver mottakerposisjon blir generert, 103. For hver tredimensjonale, rommessige avbildningsposisjon x, blir integrasjoner av amplituden med en veiefaktor utført over alle kilde/mottakerpar. Amplituden er traseverdien ved den totale forplantningstiden t=ts( xs, x)+ tr( x, xr) for hvert kilde/mottakerpar. Veiefaktoren innbefatter fasekorreksjon, stråletrasegeometrikorreksjon, kilde/mot-takeraperturkorreksjon og andre energitapsrelaterte faktorer. Det migrerte bildet ved hvert gitterpunkt er summerings-resultatet av de ovennevnte integrasjoner 113 etter at alle bidrag til trasene er utført (109, 111) .

Fremgangsmåten for behandling av tredimensjonale, trekomponentdata som diskutert ovenfor, har flere ulemper som vil bli diskutert nedenfor. Trekomponentrefleksjonsdataene inneholder for det første energien fra alle retninger og omfatter vektorer ved hver registreringssamplingstid ved hver mottakerposisjon i et tredimensjonalt rom, som vist på fig. 4a-4b. Bruk av enkeltkomponentdata eller rotering av dataene i en spesifisert retning, vil eliminere energien fra alle andre retninger i migrasjonen. Dette resulterer i et ufullstendig migrasjonsbilde. Algebraisk summering av individuelle komponentmigrasjonsresultater eller bruk av algebraisk summerte individuelle komponentdata i migrasjonen blir for det annet ukorrekt. Den mottatte refleksjonsenergien er for det tredje retningsbestemt og skal fordeles retnings-messig til sin reflekterte retning. Lik fordeling av refleksjonsenergien i alle asimutretninger, vil frembringe falske speilavbildninger.

Fig. 5 viser problemet med falske speilavbildninger med fremgangsmåten for behandling som er vist på figurene 3a-3b. På fig. 5 er det vist et planriss av en tredimensjonal VSP-innsamlingsgeometri med tre komponenter. Kilden er vist ved 250, og de tre komponentmottakerne er skissert skjematisk ved 221, 223 og 225. Vist ved 231 er en strålebane for seismisk energi som forplanter seg fra kilden 250, blir reflektert ved en virkelig struktur vist ved 201, og forplanter seg til mottakerne 221, 223 og 225. Med den fremgangsmåten som er beskrevet ovenfor, hvis det antas at vi bruker de reflekterte data fra mottakerkomponent 221, er refleksjonsenergien likt fordelt til både posisjon 201 og 203. 203 er en falsk reflektor. Grunnen er at forplantningstiden fra 250 til 201 og fra 201 til 221 er lik forplantningstiden fra 250 til 203 og fra 203 til 221. Energifordelingen er ikke retningsbestemt i den konvensjonelle første migrasjonsmetoden. Lignende resultater blir oppnådd ved å bruke alle roterte eller ikke-roterte enkeltkomponentdata.

For å ta hensyn til det problemet som er diskutert ovenfor, migrerer en annen utførelsesform av oppfinnelsen trekomponentdataene i en vektorform og roterer trekomponentdataene dynamisk. Dette er vist på figurene 6a-6b. Som i den første utførelsesformen av oppfinnelsen, blir data fra et enkelt skudd innsamlet, og de tilsvarende forplantningstidsverdiene ts( xs, x) for denne kilden blir fremskaffet 301 ved forovermodellering fra hastighetsmodellen (eller ved innhenting fra lageret). Forplantningstidene blir fremskaffet for hver utgangsposisjon x i det tredimensjonale volumet. Deretter blir forplantningstidsverdiene fremskaffet tr( x, xr) 303 for en valgt mottakerposisjon til gitteret over ønskede utgangsavbildningspunkter x i det tredimensjonale volumet. For hvert bildegitterposisjonspunkt x, er den totale forplantningstiden fra kilden til mottakeren lik t=ts( xs, x)+ tr( x, xr). Tre komponentamplituder blir fremskaffet for disse trasene ved t 307. Trekomponentdataene blir rotert til avbildnings/mottaker stråleretningen 309. Det er selvsagt nødvendig å huske at stråleretningen vanligvis svarer til retningen for maksimal amplitude for en P-bølge, mens stråleretningen for skjærbølger vanligvis vil være ortogonal til retningen for maksimal amplitude. Amplitude- og fase-korreksjoner blir påført trasen, og produktet blir addert til avbildingsgitteret 311. Ikke vist på fig. 6a, men implisitt i Kirchhoff-migrasjonen er at behandlingen blir utført for et antall avbildningspunkter på et avbildningsgitter.

En kontroll blir utført for å se om det er flere traser. Hvis så er tilfellet, går prosessen tilbake til 303. Hvis det ikke er flere traser for denne spesielle kildeposisjonen, blir det foretatt en kontroll for å se om det er flere kildeposisjoner 315. Hvis det er flere kildeposisjoner, går behandlingen tilbake til 301. Hvis det ikke er flere kildeposisjoner, blir det migrerte bildet matet ut 317. Ytterligere modi blir så behandlet ved å bruke hovedsakelig den samme metodologien.

Metodologien som er diskutert ovenfor, kan implementeres ved å ta i betraktning anisotropi i hastighetsfeltene for kompresjons- og skjærbølgene. Forplantningstidsberegningen blir da utført ved å bruke de anisotropi hastighetene.

Flere diskusjoner om stråleretninger og partikkel-bevegelsesberetningen er f.eks. gitt i en klassisk artikkel av Postma. En utførelsesform av foreliggende oppfinnelse utfører den tredimensjonale trekomponentavbildningen for transversalt isotrope media. En litt mer komplisert situasjon oppstår når asimutal anisotropi (som skyldes spenninger eller sprekkdannelser) blir overlagret på et TI-medium. For et slikt medium har den klassiske tensoren ortorombisk symmetri. De mest generelle typer av grunnformasjoner har mer kompliserte elastiske tensorer. Selv om det teoretisk er mulig å utføre strålesporing gjennom slike media (se f.eks. Crampin), er formelen for den elastiske tensoren problematisk.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er blitt diskutert ovenfor under henvisning til data innsamlet i en VSP-undersøkelse. Teoretisk kan fremgangsmåten også brukes i forbindelse med data registrert ved overflaten.

For å illustrere fordelene ved V3D-migrering i forhold til konvensjonell tredimensjonal Kirchhoff-forstakkingsmigrering med en komponent, undersøker vi impulsresponsen til den registrerte småbølgen. For enkelhets skyld blir et enkelt kilde/mottaker-par brukt i en hastighetsmodell med konstant bakgrunnsstøy, som vist på fig. 7a. De registrerte dataene består av to trekomponentbølger, en ved 1 sekund og den andre ved 2 sekunder. For tydelig å illustrere retningseffekten til migrasjonen, er samplingsamplitudene til de registrerte bølgene bare i x-retningen ved 1 sekund, og er bare i y-retningen ved 2 sekunder, som vist på fig. 7b. Dette svarer til reflektorer i henholdsvis x-retningen og y-retningen. Konvensjonelt resulterer forhåndsroterte trekomponent eller enkomponent datamigrasjon av disse trasene i en eller to ellipsoideflater, avhengig av hvordan dataene blir rotert forut for migrasjonen. I alle fall vil amplituden til hver ellipsoideoverflate ha konstant amplitude. Dette skyldes selvsagt den ikke-retningsbestemte fordelingen av dataene i den konvensjonelle tredimensjonale migreringen. Energien blir jevnt fordelt til alle ellipsoideflatepunkter som tilfredsstiller forplantningstidsbetingelsen for vedkommende sampel. Figurene 8a, 8b og 8c viser de migrerte bildene av de tredimensjonale tverrsnittsvisningene i x- og y-retningene ved å bruke de forhåndsroterte dataene i retningen for maksimal energi. Avbildningsamplitudene er identiske i x- og y-seksjonene. Polaritetene til amplituden er symmetrisk med mottakerposisjonen, noe som betyr at energitilordningen ikke er retningsbestemt. Kilde- og mottakerposisjonene er indikert ved 501 og 503.

Ved å utnytte de fullstendige trekomponentdataene blir det migrerte bildet fra V3D-migrasjonen forskjellig. For småbølgen ved 1 sekund når amplituden til det migrerte bildet et maksimum i x-retningen og er null i y-retningen. For småbølgen ved 2 sekunder når amplituden sitt maksimum i y-retningen, og er null i x-retningen. Se figurene 9a-9c. V3D-migrasjonen frembringer et bilde med reversert polaritet i motsatt retning av mottakerposisjonen i forhold til det positive bildet. Dette er korrekt fordi denne refleksjons-responsen til en reflektor med positiv reflektivitet i en retning for mottakeren, er identisk med responsen til en reflektor med negativ reflektivitet i en reversert retning i forhold til mottakeren. En konvensjonell tredimensjonal migrasjon vil generere samme polaritetsavbildninger langs hele ellipsen.

Resultater fra et felteksempel er vist på figurene 10a-10c. Fig. 10a er den todimensjonale migrasjon i kilde/mot-takerplanet for konvensjonelle todimensjonale data innsamlet i nærheten av en saltkuppel. Det todimensjonale, migrerte bildet er bare en todimensjonal projeksjon av de todimensjonale refleksjonene til kilde/mottakerprofilen. Bildet på fig. 10b ble oppnådd fra den tredimensjonale, trekomponent, VSP-Kirchhoff-migrasjonen ved å bruke dataene som var forhåndsrotert til maksimum energi (den første fremgangsmåten som er diskutert ovenfor). Migrasjonsresultatene for det tredimensjonale saltbildet oppløser ikke saltrefleksjonen korrekt utenfor linjen; saltavbildningen er posisjonert symmetrisk med kilde/mottakerlinjen. Dette skyldes det faktum at den ikke-retningsmessige tilordningen av refleksjons-dataene ved konvensjonell tredimensjonal migrasjon ikke tilordner data til bare sine opprinnelige posisjoner. Den tilordner refleksjonsenergien symmetrisk. Migrering av trekomponentdataene med den tredimensjonale, trekomponent VSP-vektormigreringen viser en lateral variasjon av saltmassen som er normal til kilde/mottakerlinjen (fig. 10c), i overensstemmelse med den aktuelle, geologiske tolkning.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er blitt diskutert under henvisning til en VSP-undersøkelse utført på en mottakergruppe transportert på en kabel. Dette er imidlertid ikke en begrensning av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan også utføres ved å bruke trekomponent-mottakere transportert på en bunnhullsanordning (BHA) og ved seismisk overflatebehandling.

Det er blitt referert til kardangmonterte mottakere. Et eksempel på en kardangmontert mottaker er vist på fig. 9 hvor tre sensorer 701, 703, 705 er kardangmontert i et skråstilt hus 707. Sensoren 701 er i stand til å opprettholde en vertikal orientering selv om huset er hellende. En slik konfigurasjon er nødvendig for å få tre komponenter av det seismiske feltet i et fast referansekoordinatsystem. Orientering av huset i borehullet kan bestemmes ved hjelp av egnede orienteringssensorer slik som magnetometere.

Baker Hughes Incorporated har en multinivåmottaker (MLR) som kan konfigureres fra 1 til 13 nivåer. Dette fremskynder i sterk grad datainnsamlingen. Nedhullsmottakerne kan kjøres i kombinasjon med andre loggetjenester, enten kabel- eller rørledningstransportert, for å redusere antallet innkjøringer inn i brønnen, og for å spare riggtid. I brønner som har en høy vinkel, kan brønnhullsmottakeren transporteres på borerøret eller oppkveilingsrøret, og kan også kjøres i kombinasjon med en rekke loggetjenester i forbindelse med åpent hull for i sterk grad å redusere riggtiden.

Den tredimensjonale trekomponent-vektormigrerings-metodologien som er beskrevet ovenfor, kan være implementert på en digital universaldatamaskin. Som kjent for fagkyndige på området befinner instruksjoner for datamaskinen seg på en maskinlesbar lagringsanordning slik som ROM, EPROM, EAROM, Flash-lagre og optiske plater. Disse kan være en del av datamaskinen, eller kan være forbundet med datamaskinen ved hjelp av egnede kommunikasjonskanaler, og kan også befinne seg på et fjerntliggende sted. Likeledes kan seismiske multikomponentdata av den type som er diskutert ovenfor, være lagret på datamaskinen, eller være tilkoplet gjennom egnede kommunikasjonskanaler til datamaskinen. Kommunikasjons-kanalene kan innbefatte internett for å gjøre en bruker i stand til å aksessere data fra et fjerntliggende sted, og få instruksjoner fra et annet fjerntliggende sted til å behandle dataene. Instruksjonene på den maskinlesbare lagrings-anordningen gjør det mulig for datamaskinen å aksessere multikomponentdataene og behandle dataene i henhold til den ovenfor beskrevne fremgangsmåten.

Selv om den foregående beskrivelse er rettet mot foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen, vil forskjellige modifikasjoner være opplagte for fagkyndige på området. Det er ment at alle slike varianter innenfor rammen av de vedføyde patentkrav, skal omfattes av den foregående beskrivelsen.

Claims (29)

1. Fremgangsmåte for evaluering av en grunnformasjon,karakterisert ved: (a) å aktivere en seismisk kilde ved minst en kildeposisjon og generere seismiske bølger inn i grunnformasjonen, (b) å motta tre komponenter av seismiske signaler ved et antall mottakerposisjoner, der minst en av kildeposisjonene og antallet mottakerposisjoner utgjør et antall kilde-mottakerposisjoner; (c) å benytte en vektorkombinasjon av de tre komponentene til de seismiske signalene for å definere et bidrag fra hver av antallet kilde-mottakerposisjoner til en amplitude til et bilde ved et antall avbildningspunkter i grunnformasjonen ved å bruke forplantningstider fra den minst ene kildeposisjonen til antallet avbildningspunkter, og forplantingstider fra antallet avbildningspunkter til antallet mottakerposisjoner; og (d) å kombinere, ved hvert av antallet avbildningspunkter, bidragene fra hvert av antallet kilde-mottakerposis joner, for å danne et migrert bilde av grunnformasj onen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den minst ene mottakerposisjonen er ved en av (i) en overflateposisjon og (ii) en brønnhullsposisjon.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den minst ene kildeposisjon er ved minst en av (i) en overflateposisjon og (ii) en brønnhullsposisjon.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor de tre komponentene til de seismiske signalene er hovedsakelig ortogonale til hverandre.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor minst en av antallet avbildningspunkter er del av en reflekterende grenseflate.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å bruke en hastighetsmodell for å fremskaffe forplantningstidene.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å utføre et tabelloppslag for å fremskaffe forplantningstidene.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor de genererte seismiske bølgene omfatter minst en av (i) kompresjonsbølger, og (ii) skjærbølger.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor andelen av de mottatte seismiske signalene svarer til minst en av (i) en kompresjonsbølge, og (ii) en skjærbølge.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor behandlingen av de tre komponenter til de seismiske signalene videre omfatter å rotere de tre komponentene til de mottatte seismiske signalene i en spesifisert retning.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor behandling av de tre komponentene til de seismiske signalene videre omfatter å rotere en vektorsum av de tre komponentene til de seismiske signalene i en spesifisert retning.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10 eller 11, hvor den spesifiserte retningen er i et vertikalplan som passerer gjennom nevnte minst ene kildeposisjonen og nevnte minst en av mottakerposisjonene.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 10 eller krav 11, hvor den spesifiserte retningen er definert av en linje som forbinder minst et av antallet avbildningspunkter med nevnte minst ene mottakerposisj on.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor antallet avbildningspunkter er på et gitter av utgangspunkter.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor behandlingen videre omfatter å påføre en korreksjon som er minst en av (i) en amplitudekorreksjon og (ii) en fasekorreksjon.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, hvor behandlingen videre omfatter å addere et bidrag fra de mottatte seismiske signalene etter korreksjonen, til en utgang ved minst en av antallet avbildningspunkter.

17. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-16, hvor den minst ene kildeposisjon videre omfatter et antall ytterligere kildeposisjoner, hvor fremgangsmåten videre omfatter å gjenta trinnene (a)-(c) for antallet ytterligere kildeposisjoner.

18. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-16, hvor den minst ene mottakerposisjonen videre omfatter et antall ytterligere mottakerposisjoner, hvor fremgangsmåten videre omfatter å gjenta trinnene (a)-(c) for antallet ytterligere mottakerposisj oner.

19. System for evaluering av en grunnformasjon,karakterisert ved: (a) en seismisk kilde ved minst en kildeposisjon, idet den seismiske kilden genererer seismiske bølger inn i grunnformasj onen, (b) minst en sensor som mottar tre komponenter av seismiske signaler ved et antall mottakerposisjoner der minst en av kildeposisjonene og antallet mottakerposisjoner utgjør et antall kilde-mottakerposisjoner; (c) en prosessor som benytter en vektorkombinasjon av de tre komponentene til de seismiske signalene for å definere et bidrag fra hver av antallet kilde-mottakerposisjoner til en amplitude til et bilde ved et antall avbildningspunkter i grunnformasjonen ved å bruke forplantningstider fra den minst ene kildeposisjon til antallet avbildningspunkter, og forplantingstider fra antallet avbildningspunkter til antallet mottakerposisjonener; og (d) å kombinere, ved hvert av antallet avbildningspunkter, bidragene fra hvert av antallet kilde-mottakerposis j oner, for å danne et migrert bilde av grunnformasj onen.

20. System ifølge krav 19, hvor den minst ene sensoren omfatter et antall atskilte sensorer på et brønnhullsverktøy.

21. System ifølge krav 19, hvor de tre komponentene er hovedsakelig ortogonale til hverandre.

22. System ifølge krav 19, hvor den minst ene sensoren videre omfatter tre kardangmonterte sensorer på et brønnhullsverktøy.

23. System ifølge krav 19, hvor prosessoren benytter minst en av (i) en hastighetsmodell og (ii) en tabell, for å fremskaffe forplantingstidene.

24. System ifølge krav 19, hvor prosessoren roterer de tre komponentene for de fremskaffede seismiske signalene i en spesifisert retning.

25. System ifølge krav 19, hvor prosessoren roterer en vektorsum av de tre komponentene i de seismiske signalene, i en spesifisert retning.

26. System ifølge krav 25, hvor den spesifiserte retningen er en retning i et vertikalplan som passerer gjennom den minst ene kildeposisjonen og den minst ene mottakerposisj onen.

27. System ifølge krav 19, hvor prosessoren utfører minst en av (i) en amplitudekorreksjon og (ii) en fasekorreksjon på de minst tre komponentene til de seismiske signalene.

28. System ifølge krav 27, hvor prosessoren videre adderer et bidrag fra de fremskaffede seismiske signalene til en utgang ved minst ett av antallet avbildningspunkter.

29. System ifølge krav 19, hvor fremskaffelsen av de tre komponentene videre omfatter å bruke tre sensorer på en ikke-roterende hylse i en bunnhullsanordning som benyttes til å bore et borehull.