NO340923B1 - Fremgangsmåte for prediksjon av overflaterelaterte multipler fra seismiske streamerdata - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE FOR PREDIKSJON AV OVERFLATERELATERTE

MULTIPLER FRA SEISMISKE STREAMERDATA

Bakgrunn for oppfinnelsen

1. Teknisk område

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt det området som angår geofysisk prospektering, og spesielt området med behandling av marine, seismiske data. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen multippeldempning i slepte, marine, seismiske dobbeltsensorstreamere.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

I olje- og gassindustrien er geofysisk prospektering vanlig brukt for å bidra i letingen etter og evalueringen av undergrunnsformasjoner. Geofysiske prospekteringsteknikker gir kunnskap om undergrunnsstrukturen til jorden, som er nyttig for å finne og ekstrahere verdifulle mineralressurser, spesielt hydrokarbonavsetninger slik som olje og naturgass. En velkjent teknikk for geofysisk prospektering er en seismisk undersøkelse. I en landbasert seismisk undersøkelse blir det generert et seismisk signal på eller nær jordens overflate, og dette forplanter seg nå nedover inn i jordens undergrunn. Ved en marin, seismisk undersøkelse vil det seismiske signalet først forplante seg nedover gjennom en vannmasse som ligger over jordens undergrunn.

Seismiske energikilder blir brukt til å generere det seismiske signal som etter å ha forplantet seg inn i jorden, blir i det minste delvis reflektert av seismiske undergrunnsreflektorer. Slike seismiske reflektorer er typisk grenseflater mellom undergrunns formasjoner som har forskjellige elastiske egenskaper, spesielt bølgehastighet og bergarts-densitet, som fører til forskjeller i akustisk impedans ved grenseflatene. Refleksjonene blir detektert av seismiske sensorer (også kalt mottakere) ved eller nær overflaten av jorden i en overliggende vannmasse eller ved kjente dybder i borehull. De resulterende seismiske data blir registrert og behandlet for å gi informasjon vedrørende den geologiske strukturen og egenskapene til undergrunnsformasjonene og deres potensielle hydrokarboninnhold.

Passende energikilder for seismiske undersøkelser kan innbefatte eksplosiver eller vibratorer på land og luft-kanoner eller marine vibratorer i vannet. Egnede typer av seismiske sensorer kan innbefatte partikkelbevegelsessensorer ved undersøkelser på land og bølgetrykksensorer i marine undersøkelser. Partikkelbevegelsessensorer er typisk partikkelhastighetssensorer, men partikkelforskyvning, spesielt partikkelakselerasjonssensorer eller trykkgradient-sensorer kan brukes i stedet for partikkelhastighetssensorer. Partikkelhastighetssensorer er vanlig kjent på området som geofoner, og vanntrykksensorer er vanlig kjent på området som hydrofoner. Både seismiske kilder og seismiske sensorer kan være utplassert for seg selv, eller mer vanlig, i grupper.

I en typisk marin, seismisk undersøkelse forflyttes et seismisk undersøkelsesfartøy på vannoverflaten, typisk ved omkring 5 knop, og inneholder seismisk innsamlingsutstyr slik som navigasjonsstyrings-, seismisk kildestyrings-, seismisk sensorstyrings- og registreringsutstyr. Det seismiske kildestyringsutstyret får en seismisk kilde som slepes i vannmassen av det seismiske fartøyet, til å aktivere ved valgte tidspunkter. Seismiske streamere, også kalt seismiske slepekabler, er langstrakte, kabellignende strukturer som slepes i vannmassen av det seismiske fartøyet som sleper den seismiske kilden, eller av et annet seismisk undersøkelses-fartøy. Et antall seismiske streamere blir typisk slept bak det seismiske fartøyet. De seismiske streamerne inneholder sensorer for å detektere de reflekterte bølgefeltene som initieres av den seismiske kilden og som reflekteres fra reflekterende grenseflater. De seismiske streamerne inneholder konvensjonelt trykksensorer slik som hydrofoner, men seismiske streamere er blitt foreslått, som inneholder vannpartikkelhastighetssensorer slik som geofoner eller partikkelakselerasjonssensorer, slik som akselerometere i tillegg til hydrofoner. Trykksensorene og partikkelbevegelsessensorene kan være utplassert nær hverandre, samlokalisert i par eller par med grupper langs en seismisk kabel.

Registrerte seismiske data inneholder signaler uttrykt ved de nyttige primærrefleksjonene ("primærsignalene") så vel som støy, slik som multippelrefleksjoner ("multipler"). Primærsignaler er enkeltrefleksjoner fra seismiske undergrunnsreflektorer av interesse, mens multipler er multippelrefleksjoner fra enhver kombinasjon av reflektorer. Multipler er spesielt sterke i forhold til primærrefleksjoner i marine, seismiske undersøkelser fordi vann/jord- og spesielt luft/vann-grenseflåtene er sterke seismiske refleksjoner på grunn av deres høye akustiske impedanskontraster. Overflaterelaterte multippelrefleksjoner er spesielt de multiplene som har minst én nedadgående refleksjon ved den frie overflaten (vann/luft-kontakten). Antallet nedadrettede refleksjoner ved overflaten definerer rekkefølgen av de overflaterelaterte multiplene. Under denne definisjonen er primærrefleksjoner bare nulte ordens overflaterelaterte multipler. En fremgangsmåte er derfor ønsket for å fjerne de første og høyere ordens overflaterelaterte multipler.

Mange av de konvensjonelle fremgangsmåtene gjelder bare seismisk prosessering i forbindelse med trykksensorer. Trykksensordata har imidlertid spektrale tjerv forårsaket av refleksjoner fra vannoverflaten, vanligvis referert til som havoverflatespøkelser. Disse spektrale tjervene er ofte i det seismiske innsamlingsfrekvensbåndet. De brukbare delene av trykksensordataene er derfor frekvensbånd begrenset bort fra de spektrale tjervene og kan ikke dekke hele det seismiske innsamlingsfrekvensbåndet. Denne begrensningen kan unngås ved å bruke både trykksensorer og partikkelbevegelsessensorer i

en "dobbeltsensor"-streamer.

L. Amundsen og A. Reitan har i sin artikkel "Decomposition of multicomponent sea-floor data into upgoing and downgoing P- and S-waves", Geophysics, Vol. 60, nr. 2, mars-april, 1995, p. 563-572, beskrevet en fremgangsmåte for å diagnostisere dobbeltsensorkabeldata i vannlaget og på havbunnen. Amundsen og Reitan konstruerer et dekomponerings-filter for anvendelse på trykk registrert ved hjelp av hydrofoner like over havbunnen, og de radiale og vertikale komponentene av partikkelhastigheten som er registrert av

geofoner like under havbunnen. Dekomponeringsfiltre separerer dataene i oppadgående og nedadgående P- og S-bølger, noe som gir det refleksjons- eller spøkelsesfjernede bølgefeltet i de oppadgående komponentene. Dekomponeringsfilterkoeffisientene avhenger av P- og S-bølgehastighetene og densiteten ved havbunnen.

Borresen, C.N., beskriver i US-patentpublikasjon nr. US 2006/0050611 Al med tittel "System for Attenutation of Water Bottom Multiples in Seismic Data Recorded by Pressure Sensors and Particle Motion Sensors", overdratt til et søsterselskap av søkeren av foreliggende oppfinnelse, en fremgangsmåte for dempning av vannbunnsmultipler i marine, seismiske data. Fremgangsmåten innbefatter beregning av oppadgående og nedadgående bølgefeltkomponenter fra trykksensor- og partikkelbevegelsessensor-signaler, ekstrapolering av bølgefeltene til vannbunnen og å benytte de ekstrapolerte bølgefeltene og en vannbunnsrefleksjonskoeffisient til å generere et oppadgående bølgefelt hovedsakelig uten vannbunnsmultipler.

Ikelle, L. T., m.fl. beskriver i sin artikkel "Kirchhoff scattering series: Insight into the multiple attenuation method", Geophysics, Vol. 68, nr. 1, januar-februar, 2003, p. 16-28, en Kirchhoff-spredningsrekke for dempning av overflaterealterte multipler i slepte streamerdata. Ikelle m.fl. (2003) viser hvordan Kirchhoff-rekkeløsningen med både trykk og vertikale hastighetsmålinger er lik en Born-rekkeløsning med bare trykkmålinger.

Verktøy for overflaterelatert multippelundertrykkelse har innbefattet adaptive subtraksjonsmetoder basert på tilbakekoblingsteori, fremgangsmåter basert på resiprosi-tetsteoremet og inverse spredningsderivasjonsmetoder. Alle disse verktøyene, selv om de er basert på forskjellige teoretiske utledninger, krever ingen kjennskap til den underliggende undergrunnsmodellen. I tillegg krever noen av dem ikke kunnskap om kildesignaturen. Andre metoder er også kjent på området for undertrykkelse av overflaterelaterte multipler. Disse metodene er vanlig kjent som SRME (Surface Related Multiple Elimination, overflaterelatert multippeleliminering). Disse er hovedsakelig datadrevne metoder som betyr at multiplene er dedikert eller forutsagt fra de målte data uten kjennskap til undergrunnsmodellen. Noen av disse metoder krever imidlertid kjennskap til kildesignaturen.

En vanlig ulempe ved disse fremgangsmåtene når det gjelder konvensjonelle, slepte streamerdata, er imidlertid den feilen som forårsakes av variasjon i havoverflatedybden og svingninger i havoverflaterefleksjonskoeffisienten, i tillegg til streamerfjæring og mottakerspøkelser. Disse problemene blir forverret ved dårlige værforhold som ugunstig påvirker havoverflaten. Kjennskap til havoverflaten og refleksjonskoeffisienten vil gjøre det mulig å korrigere på tilsvarende måte for multippelprediksjonsfeil. Det er derfor behov for en fremgangsmåte for SRME som effektivt demper multipler selv under ugunstige værforhold.

Kort oppsummering av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er en fremgangsmåte for å behandle seismiske data fra slepte, marine, seismiske dobbeltsensorstreamere som har partikkelbevegelsessensorer og trykksensorer. Partikkelbevegelsessensorsignaler og trykk sensorsignaldataene fra den slepte marine, seismiske streameren blir kombinert for å generere en oppadgående trykkbølgefeltkomponent og en nedadgående partikkel-bevegelsesbølgefeltkomponent. Den nedadgående partikkel-bevegelsesbølgefeltkomponenten blir ekstrapolert fra mottakerposisjonsdybdenivået til kildeposisjonsdybdenivået. Den oppadgående trykkbølgefeltkomponenten blir konvolvert (multiplisert i frekvensdomenet) med den ekstrapolerte, nedadgående partikkelbevegelsesbølgefeltkomponenten, for å generere de første ordens overflaterelaterte trykkfelt-multiplene. Deretter blir de n<te>ordens overflaterelaterte multiplene i trykkbølgefeltet beregnet iterativt ved å bruke et produkt av (n-l)<te>overflaterelaterte frie multippel-trykkdata og den ekstrapolerte, nedadgående partikkel-bevegelseskomponenten. De beregnede n<te>ordens overflaterelaterte multipler blir iterativt subtrahert fra det registrerte trykkbølgefeltet for å generere de n<te>ordens overflaterelaterte multiple frie dataene.

Kort beskrivelse av tegningene

Oppfinnelsen og dens fordeler kan lettere forstås under henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse og de vedføyde tegningene, hvor: Fig. 1 er et skjematisk diagram av de to stråleetappene som indikerer det vertikale hastighetsfeltet og trykkfeltet som brukes i fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen;

fig. 2 er en NMO-stakk for det oppadgående trykkfeltet for dobbeltsensordataene før behandling med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen;

fig. 3 er NMO-stablingen eller stakken av dobbeltsensordataene behandlet ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen;

fig. 4 er en NMO-stakk av de konvensjonelle streamerdataene behandlet ved hjelp av konvensjonelle midler;

fig. 5 er et flytskjema som illustrerer de første

trinnene i en utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for å dempe overflaterelaterte multipler fra seismiske data registrert ved hjelp av trykksensorer og partikkelbevegelsessensorer i marine, slepte streamere; og

fig. 6 er et flytskjema som illustrerer de siste trinnene i utførelsesformen av fremgangsmåten av oppfinnelsen som begynte på fig. 5.

Selv om oppfinnelsen vil bli beskrevet i forbindelse med sine foretrukne utførelsesformer, vil man forstå at oppfinnelsen ikke er begrenset til disse. Oppfinnelsen er tvert i mot ment å dekke alle alternativer, modifikasjoner og ekvivalenter som kan innbefattes innenfor omfanget av oppfinnelsen slik den er definert i de vedføyde patentkrav.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er en fremgangsmåte for behandling av seismiske dobbeltsensordata innhentet ved hjelp av slepte streamere under en marin, seismisk undersøkelse. Oppfinnelsen er spesielt en fremgangsmåte for å dempe overflaterelaterte multipler fra trykk- og partikkelbevegelsessensorsignalene i dobbeltsensordataene. Partikkelbevegelsessensorene er typisk partikkelhastighetssensorer, men andre partikkelbevegelsessensorer, innbefattende partikkelakselerasjonssensorer, kan brukes i stedet for partikkelhastighetssensorer i dobbelt-sensorstreamerne. Partikkelhastighetssensorer er vanlig kjent på området som geofoner og partikkelakselerasjonssensorer er vanlig kjent på området som akselerometre. Foreliggende oppfinnelse vil bli beskrevet i forbindelse med utførelses-former som anvender geofoner, men dette sensorvalget er kun for å forenkle illustrasjonen og er ikke ment å være en begrensning av oppfinnelsen.

Ved å trekke fordel av dobbeltsensordata innsamlet fra slepte dobbeltsensorstreamere, er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en multippelprediksjonsløsning som benytter både det nedadgående, vertikale hastighetsfeltet og det oppadgående trykkfeltet. Denne løsningen håndterer variasjoner i havoverflaten implisitt og kan redusere dødtid i forbindelse med innsamling ved dårlig vær. En slept dobbeltsensorstreamer avføler samtidig trykkfeltet med hydrofoner og det vertikale partikkelhastighetsfeltet med geofoner, ved samme rommessige posisjon. De innsamlede bølgefeltene kan så separeres ved mottakerdybdenivå i oppadgående og nedadgående trykkbølgefeltkomponenter og oppadgående og nedadgående vertikale hastighetsbølgefelt-komponenter ved vinkelavhengig dobbeltsensorsubtraksjon og summeringsteknikker, som beskrevet nedenfor. Effekter fra havoverflaten er til stede i de overflaterelaterte multiplene siden disse multiplene per definisjon har minst én nedadgående refleksjon ved den frie overflaten. De oppadgående primærsignalene er imidlertid frie for overflateeffekter. De separerte bølgefeltkomponentene kan derfor kombineres på tilstrekkelig måte for å innbefatte overflateeffekten i multippelprediksjonstrinnet. Som en annen konsekvens av bølgefeltseparasjon (f.eks. fjerning av dobbeltekko eller spøkelsesekko), kan kabelen slepes dypere (typisk omkring 15 meter) for å sikre minimale støyeffekter fra dønningene. Basert på en slept dobbeltsensorstreamer som omfatter trykk-og vertikale hastighetssensorer, er fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en ren datadrevet, overflaterelatert multippelprediksjon og undertrykkelsesløsning som effektivt håndterer variasjoner i havoverflaten.

I en utførelsesform blir signaler detektert ved hjelp av partikkelbevegelsessensorene skalert for å bli tilpasset signaler detektert av trykksensorene. Trykksensorsignalene og de skalerte partikkelbevegelsessensorsignalene blir kombinert for å generere oppadgående og nedadgående trykkbølgefelt-komponenter og oppadgående og nedadgående vertikale partikkelhastighetskomponenter. Det nedadgående vertikale hastighetsbølgefeltet blir bakoverekstrapolert fra mottakerdybdenivået til kildedybdenivået og konvolvert med det oppadgående trykket for å predikere eller forutsi i en første iterasjon, de overflaterelaterte multiplene til trykkbølgefeltet. Det nedadgående hastighetsfeltet blir dermed sortert i felleskildesamlere og det oppadgående trykkfeltet blir sortert i felles mottakersamlere. De predikerte første iterasjonsoverflaterelaterte multipler blir i et senere behandlingstrinn subtrahert fra det oppadgående trykkfeltet, fortrinnsvis i en kvadratisk forstand, som vanlig kjent på området.

For å klargjøre hvilke av de fire separerte bølgefeltene som må kombineres i den overflaterelaterte multippel-elimineringsprosessen (SRME)-prosessen, (the Surface Related Multiple Elimination process) i fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, blir SRME-standarduttrykket tatt hensyn til i vinkelfrekvensdomenet;

Her er xr=( xr, yr, zr) mottakerposisjonen i kartesiske koordinater x = { x, y, z) = {%, z) , xs = (xs, ys, zs) er kildeposisjonen og s{ co) er kildesignaturen ved xs. Det første uttrykket på høyre side av ligning (1), pp{ xr, co, xs) den tidsmessige, endimensjonale Fourier-transformasjonen av det ønskede trykkfeltet uten overflaterelaterte multipler (eller kilde- og mottaker-ekko eller -spøkelser) som vil bli målt ved en mottaker ved xrog fra en punktkilde ved xs i et hypotetisk medium uten vann/luft-flaten. Uttrykket på venstre side av ligning (1), p[ xr, co, xs) , er registrerte trykkdata slik de er registrert ved hjelp av en hydrofon i det aktuelle mediet med vann/luft-flaten til stede. Det første leddet i integranden i ligning (1) er det frie multippeltrykkfeltet, Pp( X' 0, co, xr) ved den frie overflaten z = 0 (vannoverflaten) og ved den horisontale posisjonen%= { x, y), etter å ha blitt sortert i felles mottakersamlere. Dette trykkfeltet blir multiplisert i rom/frekvens-domenet ved hjelp av det vertikale hastighetsfeltet, vz{%, 0, co, xs) , som igjen er ved overflaten z = 0 etter å ha blitt sortert i felles kildesamlere.

Begge feltene til integranden i ligning (1) må være relatert til målte kvantiteter ved mottakernivået z = zrfør integralligningen kan løses. Det første leddet blir vanligvis fremskaffet i SRMR-prosesser ved ekstrapolering av de ekkofrie trykkdataene til overflaten z = 0. Trykkfeltet vil dermed bli ekstrapolert i felles mottakerdomene på kildesiden fra kildenivået z = zstil flaten z = 0. For det andre leddet i integranden i ligning (1), kan man for det vertikale hastighetsleddet enten foroverkestrapolere det oppadgående, vertikale hastighetsfeltet vz<u>eller bakoverekstrapolere det nedadgående vertikale bølgefeltet vz<d>fra mottakernivået z=zrtil den frie overflaten z = 0. De oppadgående og nedadgående komponentene til det vertikale hastighetsfeltet er like ved den frie overflaten, siden trykkfeltet forsvinner ved vannoverflaten. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utnytter det nedadgående, vertikale hastighetsfeltet, i motsetning til Ikelle m.fl. (2003) som diskutert ovenfor fordi dette valget implisitt innbefatter havoverflateeffekter i den frie overflatemultippelprediksjonen. SMRE-standard-formelen i ligning (1) kan nå uttrykkes som: hvor

hvor vzd( k, zr, co, xs) er den todimensjonale (tidsmessige og rommessige) Fourier-transformasjonen av den nedadgående, vertikale hastighetsbølgefeltkomponenten i frekvens/-

bølgetall-domenet, og k = [ kSf ky) er de horisontale bølgetallene i x- og y-retningene.

Det første eksponentielle leddet, exp{- ikz( zR- zs)} i integranden i ligning (3) er en ekstrapoleringsoperator som i et trinn representerer den totale bakoverekstrapoleringen av det nedadgående hastighetsfeltet fra mottakernivået til kildenivået. Alternativt kan dette samme ekstrapolerings-leddet splittes i to ledd for en matematisk ekvivalent tolkning. Leddet exp{- ikzzr} i ekstrapoleringsoperatoren er nå relatert til bakoverekstrapoleringen av det nedadgående hastighetsfeltet vz<d>fra mottakernivået z = zrtil den frie overflaten z = 0, og bare det. Leddet exp{ ikzzs} i ekstrapoleringsoperatoren er nå relatert bare til foroverekstra-poleringen av det oppadgående trykkfeltet pu fra kildenivået z = zstil overflaten z = 0. Legg merke til at bakoverekstrapoleringen av det nedadgående hastighetsfeltet ville inneholde et ytterligere ledd for å kompensere for feltdiskonti-nuiteten ved kryssing av kildenivået hvis dataene også ville inneholde det direkte bølgefeltet. I alle fall bringer det nedadgående hastighetsfeltet implisitt havoverflateeffekter inn i forutsigelsestrinnet. Ekstrapoleringsoperatoren i ligning (3) behøver bare avstanden mellom kilde- og mottakerdybdenivået, (zr- zs) . Multippelprediksjonen ifølge oppfinnelsen krever følgelig ikke noe kunnskap om havoverflaten og håndterer forskjellige dybdenivåer mellom kilde og mottaker.

Det andre eksponentialleddet, exp{ik^}, i ligning (3) er transformasjonskjernen for den inverse, rommessige og todimensjonale Fourier-transformasjonen av det nedadgående vertikale hastighetsfeltet vz<d>fra bølgetallfrekvensdomenet (k, z, co) til rom/frekvens-domenet (%, z, co) . Det fortegnet som brukes i kjernen, definerer fortegnskonvensjonen for ekstrapoleringsretninger, som beskrevet ovenfor. Separasjonen av det vertikale hastighetsbølgefeltet i oppadgående og nedadgående komponenter, slik som den nedadgående, vertikale hastigheten vz<d>som er benyttet i ligning (2) og ligning (3), blir ofte beregnet i bølgetall/frekvens-domenet og vil bli beskrevet nedenfor i mer detalj for å illustrere fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser et skjematisk diagram av de to stråleetappene som indikerer det vertikale hastighetsbølgefeltet 11 og trykkbølgefeltet 12 slik det brukes i multippel-prediks j onsmetoden og som beskrevet i ligningene (2) og (3) ovenfor. Bølgefeltstrålene er vist i relasjon til kildedybdenivået 13, mottakerdybdenivået 14 og vannoverflaten 15.

I likhet med klassiske SRME-løsninger blir deretter Kirchhoff-spredningsrekker bygget fra en Taylor-rekke-ekspansjon fra ligning (2) for å oppnå det overflaterelaterte multippelfrie trykkbølgefeltet pp: hvor p er de registrerte trykkdata, p±inneholder de første ordens multipler som fjernes,P2inneholder de annen ordens multipler som fjernes, osv., iterativt. Den n<te>ordens overflaterelaterte multippelprediksjon pnblir fremskaffet i denne iterative fremgangsmåten ved å erstatte det relaterte multippelfrie trykkbølgefeltet pp fra integranden i ligningene (2) og (3) med trykkbølgefeltet pn- i med (n-l)<te->ordens multipler som allerede er fjernet, som gitt ved:

Den første multippelprediksjon i ligning (5) benytter det oppadgående trykkfeltet for de opprinnelige data sammen med det nedadgående hastighetsfeltet for de opprinnelige data som er ekstrapolert fra mottakernivået til kildenivået. At denne fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen behøver to datasett fra to forskjellige registreringer, er hovedforskjellen fra et operasjonsmessig synspunkt sammenlignet med prosesser basert på tilbakekoblingsteori eller invers spredningsteori. Sistnevnte tidligere kjente løsninger predikerer multiplene ene og alene fra trykkfeltet. Bruk av det vertikale hastighetsfeltet introduserer de forannevnte overflate-effektene i multippelprediksjonen. Bruk av det vertikale hastighetsfeltet introduserer videre også en nødvendig vinkelavhengig skalering som ikke kan kompenseres på enkel måte i de andre typene løsninger, selv ved bruk av adaptiv subtraksj on.

Den følgende diskusjon beskriver et eksempel på en fremgangsmåte for å separere bølgefeltene i oppadgående og nedadgående komponenter. Bølgefelter slik som trykk-bølgefeltet p og hastighetsbølgef eltet vz, omfatter en oppadgående bølgefeltkomponent og en nedadgående bølge-feltkomponent. Trykkbølgefeltet p omfatter f.eks. en oppadgående bølgefeltkomponent pu og en nedadgående bølgefeltkomponent pd, uttrykt som:

Superindeksene u og d betegner henholdsvis oppadgående og nedadgående forplantningsretninger for bølgefeltene ved enhver posisjon. Det vertikale hastighetsfeltet vzomfatter likeledes en oppadgående bølgefeltkomponent vz<u>og en nedadgående bølgefeltkomponent vz<d>, uttrykt som:

En partikkelbevegelsessensor slik som en geofon, har retningsfølsomhet (med positiv defleksjon i den vertikale + z-retningen, per konvensjon), mens en trykksensor, slik som en hydrofon, ikke har det. En trykksensor er allrettet. Vann/luft-grenseflaten ved en vannoverflate er en utmerket reflektor av seismiske bølger, og derfor har refleksjonskoeffisienten ved vannoverflaten en størrelse nær en og med negativt fortegn for trykksignaler. De nedadgående bølge-feltene som er reflektert fra vannoverflaten, vil dermed bli fasedreiet 180 grader i forhold til de oppadgående bølge-feltene. Den oppadgående bølgefeltsignalkomponenten som detekteres av en geofon og en hydrofon anordnet nær hverandre, vil følgelig bli registrert 180 grader ute av fase, mens de nedadgående bølgefeltsignalkomponentene vil bli registrert i fase. Ifølge en alternativ fortegnskonvensjon som ikke er brukt i denne illustrasjonen av oppfinnelsen, vil de oppadgående bølgefeltsignalkomponentene bli registrert i fase, mens de nedadgående bølgefeltsignalkomponentene vil bli registrert 180 grader ute av fase.

Mens en hydrofon registrerer det totale bølgefeltet allrettet, registrerer en vertikal geofon som typisk benyttes ved seismisk behandling, bare den vertikale komponenten av bølgefeltet i en retning. Den vertikale komponenten av bølgefeltet vil bare være lik det totale bølgefeltet for signaler som forplanter seg vertikalt nedover. Hvis 9 er innfallsvinkelen mellom signalbølgefronten og sensor-orienteringen, så er den vertikale oppadrettede forplant-ningen konvensjonelt definert ved innfallsvinkelen 9=0.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen behøver derfor det registrerte signal vzfor en vertikal geofon, en plan bølge med innfallsvinkel 9, bare å bli justert til det registrerte signalet for en geofon som detekterer det totale bølgefeltet, og så, for ytterligere justering for tilpasning av det registrerte trykkbølgefeltet p for en hydrofon. Denne justeringen blir gjort i fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen ved å skalere det vertikale geofonsignalet vzmed en passende amplitudeskaleringsfunksjon, slik som den følgende, w i rom/tid-domenet:

Her er faktoren pc den akustiske impedansen til vann, hvor p er densiteten til vann og c er den akustiske hastigheten i vann. I rom/tid-domenet er den vinkelavhengige amplitudeskaleringsfunksjonen w et multikanalfilter som transformerer det ensrettede vertikale hastighetsbølgefeltet til geofon-registreringen vzi et allrettet trykkfelt p.

I frekvens/bølgetall-domenet kan amplitudeskaleringsfunksjonenWjfor det vertikale hastighetsbølgefeltet vzuttrykkes som:

er det vertikale bølgetallet, co = 2nf er vinkelfrekvensen for frekvens f, og kxog ky er de horisontale bølgetallene i to ortogonale horisontale retninger. De to horisontale retningene vil typisk være valgt i linjeretningen og tverretningen for den marine, seismiske undersøkelsen.

I planbølgedomenet kan amplitudeskaleringsfunksjonen w1for det vertikale hastighetsbølgefeltet vzogså uttrykkes som:

er den vertikale langsomheten og pxog py er de horisontale langsomhetene i de to ortogonale, horisontale retningene.

I andre alternative utførelsesformer kan amplitudeskaleringsfunksjonen fremskaffes som et rommessig filter i rom/tid-domenet ved å anvende en invers Fourier-transformasjon på frekvens/bølgefelt-domenerepresentasjonenWxfor amplitudeskaleringsfunksjonen fra ligning (9) eller ved å anvende en invers radon-transformasjon på plan/bølge-representasjonen wlfor amplitudeskaleringsfunksjonen fra ligning (11). Valget av domene er ikke ment å være en begrensning av oppfinnelsen, men kun for å forenkle illustrasj onen.

Det totale trykkbølgefeltet p, slik som registrert av en hydrofon ved streamersensorposisjonen, er summen av en oppadgående trykkbølgefeltkomponent p" og en nedadgående trykkbølgefeltkomponent pd ved sensorposisjonen, som vist i ligning (6) ovenfor. Det vertikale hastighetsbølgefeltet vzrslik som registrert ved hjelp av en geofon ved streamer-sensorposis j onen, og etter skalering ved hjelp av (den negative av) amplitudeskaleringsfaktoren - wi for å virke som et trykkbølgefelt, er differansen av den oppadgående trykkbølgefeltkomponenten p" og den nedadgående trykk-bølgef eltkomponenten pd ved sensorposisjonen, som representert i frekvens/bølgetall-domenet ved:

Likeledes kan en amplitudeskaleringsfaktor, slik som den inverse verdien av wlranvendes på trykkbølgefeltet p for å transformere det til å virke som et vertikalt hastighets-bølgef elt. Det totale vertikale hastighetsbølgefeltet vzsom er registrert ved hjelp av en geofon ved streamersensorposisjonen, blir så differansen mellom en oppadgående, vertikal hastighetsbølgefeltkomponent vz<u>og en nedadgående, vertikal hastighetsbølgefeltkomponent vz<d>ved sensorposisjonen, som vist i ligning (7). Som i ligning (13) er trykkbølgefeltet p, slik det registreres av en hydrofon ved streamersensorposisjonen, og etter skalering med amplitude-skaleringsf aktoren - W2 for å virke som et vertikalt hastighetsbølgefelt, summen av den oppadgående, vertikale hastighetsbølgefeltkomponenten vz<u>og den nedadgående, vertikale hastighetsbølgefeltkomponent vz<d>ved sensorposisjonen, slik det representeres i frekvens/bølgetall-domenet ved:

Kombinering av ligningene (6) og (13) gir en fremgangsmåte for beregning av den oppadgående, vertikale trykkbølgefeltkomponenten p" og den nedadgående trykk-bølgekomponenten pd ved sensorposisjonen uttrykt ved trykkbølgefeltet p og det skalerte, vertikale partikkel-hastighetsbølgefeltet wjvzrsom representert i frekvens/- bølgetall-domenet ved:

Kombinering av ligningene (7) og (14) gir likeledes en fremgangsmåte for beregning av den oppadgående, vertikale hastighetsbølgefeltkomponenten vz<u>og den nedadgående, vertikale hastighetsbølgefeltkomponenten vd ved sensorposisjonen uttrykt ved det vertikale partikkelhastighets- bølgefeltet vzog det skalerte trykkbølgefeltet w2p, som representert i frekvens/bølgetall-domenet ved:

Figurene 5 og 6 er flytskjemaer som illustrerer trinnene i en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for dempning av overflaterealterte multipler fra seismiske data registrert ved hjelp av trykksensorer og partikkelbevegelsessensorer i marine slepte streamere. Fig. 5 viser de innledende trinnene i fremgangsmåten, og fig. 6 viser sluttrinnene i fremgangsmåten.

I trinn 51 blir en måling av et trykkbølgefelt fremskaffet fra en trykksensor, slik som en hydrofon, i en slept marin, seismisk streamer. Kun for illustrasjonsformål vil trykkmålingen bli referert til som et hydrofonsignal.

I trinn 52 blir en måling av et vertikalt hastighets-bølgefelt fremskaffet fra en vertikal hastighetssensor, slik som en vertikal geofon, ved en posisjon ved siden av hydrofonen fra trinn 51 i den slepte, marine, seismiske streameren. Kun for illustrasjonsformål vil den vertikale hastighetsmålingen bli referert til som et gefonsignal.

Ved trinn 53 blir trykkbølgefeltdataene fra trinn 51 lagret i felles mottakersamlere.

Ved trinn 54 blir de vertikale hastighetsbølgefelt-dataene fra trinn 51 lagret i felles kildesamlere.

Ved trinn 55 blir det vertikale hastighetssensorsignalet fra trinn 52 skalert for å korrigere for relative differanser i amplitudene til trykkbølgefeltet og det vertikale hastighetsbølgefeltet. En vinkelavhengig amplitudeskaleringsfunksjon blir valgt for å omforme det ensrettede, vertikale hastighetsbølgefeltet i geofonsignalet til et allrettet trykkbølgefelt i hydrofonsignalet fra trinn 53. Amplitude-skaleringsf unks j onen er beskrevet ovenfor i forbindelse med ligningene (8) til (12).

Ved trinn 56 blir trykksensorsignalet fra trinn 52 skalert for å korrigere for relative differanser i amplitudene til trykket og de vertikale hastighetsbølgefelt-målingene. En vinkelavhengig amplitudeskaleringsfunksjon blir valgt for å transformere det allrettede trykkbølgefeltet i hydrofonsignalet til et ensrettet, vertikalt hastighetsbølge-felt i geofonsignalet fra trinn 54.

Ved trinn 57 blir en oppadgående trykkbølgefeltkomponent ved streamersensorposisjonen beregnet fra en differanse mellom trykksensorsignalet fra trinn 53 og det skalerte, vertikale hastighetssensorsignalet fra trinn 56. Beregningen av den spredte, oppadgående trykkbølgefeltkomponenten blir utført som gitt i ligning (15) ovenfor. Denne beregningen blir fulgt av en første dempning av det bølgefeltet som er direkte innfallende fra kilden.

I trinn 58 blir den nedadgående, vertikale hastighets-bølgef eltkomponenten ved sensorposisjonen beregnet fra en sum av det vertikale hastighetssensorsignalet fra trinn 54 og det skalerte trykksensorsignalet fra trinn 55. Beregningen av den nedadgående, spredte, vertikale hastighetsbølgefeltkomponent-en er fortrinnsvis som gitt i ligning (18) ovenfor. Denne beregningen blir fulgt av en første dempning av det bølge-feltet som er direkte innfallende fra kilden.

I trinn 59 blir den nedadgående, vertikale hastighets-bølgef eltkomponenten ved sensorposisjonen fra trinn 58, ekstrapolert bakover i tid fra et dybdenivå ved sensor-posis j onen opp i rommet til et dybdenivå for kildeposisjonen. Ekstrapoleringen av den nedadgående, vertikale hastighets-bølgef eltkomponenten finner fortrinnsvis sted som beskrevet i forbindelse med ligning (3) ovenfor.

Ved trinn 60 går prosessen til trinn 61 i flytskjemaet

på fig. 6 for å fortsette denne prosedyren.

Ved trinn 61 på fig. 6 blir den oppadgående, trykkbølge-feltkomponenten fra trinn 57 på fig. 5 multiplisert i rom/frekvens-domenet med den ekstrapolerte, nedadgående vertikale hastighetsbølgefeltkomponenten fra trinn 59 på fig. 5, for å generere et produkt.

Ved trinn 62 blir en multippelordens indeks n satt lik 1.

Ved trinn 63 blir n<te>ordens overflaterelaterte multipler beregnet ved å benytte produktet. Hvis n = 1, så er produktet fra trinn 61. Hvis n > 1, så er produktet fra trinn 66 nedenfor. Beregningen av de n<te>ordens overflaterelaterte multipler blir fortrinnsvis foretatt ved å anvende ligning (5) med produktet som integrand, som diskutert ovenfor.

Ved trinn 64 blir de n<te>ordens overflaterelaterte multipler beregnet i trinn 63, subtrahert fra det målte trykkbølgefeltet fra trinn 51 på fig. 5, for å generere n<te>orden overflaterelaterte multippelfrie data. Subtraksjonen er fortrinnsvis en adaptiv subtraksjon, fortrinnsvis utført ved hjelp av en minste kvadraters prosedyre. Denne subtraksjonen vil bli utført iterativt for suksessive ordner av overflaterelaterte multipler, som illustrert i ligning (4) ovenfor.

I trinn 65 blir det bestemt om multippeldempning i trykkbølgefeltet som er fremskaffet i trinn 64, er tilstrekkelig. Hvis så er tilfellet, avsluttes den iterative prosessen. Hvis ikke fortsetter den til trinn 66.

I trinn 66 blir de n<te>ordens overflaterelaterte, multippelfrie dataene fremskaffet i trinn 64, multiplisert med den ekstrapolerte, nedadgående vertikale hastighets-bølgef eltkomponenten fra trinn 59 på fig. 5, for å generere produktet.

I trinn 67 blir multippelordens indeksen økt med 1 til n+1. Deretter returnerer prosessen til trinn 63 for iterativt å gjenta trinnene 63 gjennom 66 for å oppnå høyere ordens overflaterelaterte, multippelfrie data for å subtrahere

inntil multippeldempningen er tilstrekkelig.

Det følgende er et eksempel som illustrerer fordelene ved oppfinnelsen. Tidlig på sommeren 2005 ble en marin, seismisk testundersøkelse innsamlet ved samtidig å bruke en enkelt konvensjonell streamer slept ved en nominell dybde på 8 meter og en dobbeltsensorstreamer slept ved en dybde på 15 meter. De konvensjonelle streamerdataene ble behandlet basert på en forholdsvis enkel behandlingssekvens ved omhyggelig å huske ikke å ødelegge bølgefeltforutsetningene. Dobbelt-sensorstreamerdataene ble først dekomponert i oppadgående og nedadgående spredte trykk og vertikale hastighetsfelter. Deretter ble den samme behandlingssekvensen som brukt i konvensjonell streamerprosessering anvendt på de individuelle dekomponerte bølgefeltene for sammenligning.

Grunnlaget for sammenligning av SRME-dobbeltsensors-metoden er NMO-stakklagrede seksjoner. Fig. 2 viser en NMO-stakk for det oppadgående trykkfeltet i dobbeltsensordataene før behandling ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Noen av de første ordens overflaterelaterte multiplene er indikert ved henvisningstall 21. For å anvende fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på slepte dobbeltsensor-streamerdata, ble to forskjellige bølgefelter for frie overflatemultippelprediksjoner brukt: det oppadgående trykkfeltet for de opprinnelige dataene og det nedadgående hastighetsfeltet, som antydet i ligningene (4) og (5). Det nedadgående hastighetsbølgefeltet ble ekstrapolert fra mottakernivået bakover til kildenivået. De predikerte multiplene ble deretter subtrahert fra det oppadgående trykkfelt ved å bruke en adaptiv minste kvadraters subtraksj on.

Resultatet av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er vist på figurene 3 og 4 i sammenligning med den konvensjonelle streamer-SRME. Fig. 3 viser NMO-stakken for dobbeltsensordataene behandlet ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 viser NMO-stakken for de konvensjonelle streamerdata som er behandlet ved hjelp av konvensjonelle midler. På grunn av en mer pålitelig prediksjon av frie overflatemultipler, blir multiplene bedre undertrykt i den slepte dobbeltsensorstreameren, og primærsignalene blir følgelig bevart bedre. De første ordens overflaterelaterte multiplene indikert ved 21 på fig. 2, er f.eks. noe undertrykt ved 41 på fig. 4 ved konvensjonell behandling, men er meget bedre undertrykt ved 31 på fig. 3 på grunn av anvendelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Oppfinnelsen er en fremgangsmåte for slept dobbeltsensorstreamer-SRME. Det innsamlede totale trykkfeltet og det totale vertikale hastighetsfeltet blir separert i oppadgående og nedadgående felter ved mottakerdybdenivået. Det nedadgående hastighetsfeltet blir brukt sammen med trykkfeltet for prediksjon av multipler fra den frie overflaten. En adaptiv minste kvadratsubstraksjon fra det oppadgående trykkfeltet fører til en hovedsakelig multippelfri, oppadgående trykk-bølge fra den frie overflaten. På grunn av bruken av det nedadgående hastighetsfeltet, resulterer denne fremgangsmåten i mer pålitelig dempning av multiplene ved implisitt å innføre havoverflatevariasjoner i multippelprediksjons-prosessen. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan dermed håndtere svingninger i havoverflaten og refleksjonskoeffisienten på riktig måte.

Det skal bemerkes at det foregående bare er en detaljert beskrivelse av spesifiserte utførelsesformer av oppfinnelsen, og at mange endringer, modifikasjoner og alternativer til det som er beskrevet, kan gjøres i samsvar med den foreliggende beskrivelse uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Den foregående beskrivelse er derfor ikke ment å begrense omfanget av oppfinnelsen. Omfanget av oppfinnelsen skal isteden bare bestemmes av de vedføyde patentkrav og deres ekvivalenter.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for behandling av seismiske data fra en slept, marin, seismisk streamer som har partikkelbevegelsessensorer og trykksensorer, karakterisert ved: å kombinere signalene fra partikkelbevegelsessensorene og signalene fra trykksensorene for å generere en oppadgående trykkbølgefeltkomponent og en nedadgående partikkelbeveg-elsesbølgefeltkomponent; å ekstrapolere den nedadgående partikkelbevegelsesbølge-feltkomponenten fra et dybdenivå for en mottakerposisjon til et dybdenivå for en kildeposisjon; å multiplisere den oppadgående trykkbølgefeltkomponenten med den nedadgående, ekstrapolerte partikkelbevegelsesbølge-feltkomponenten i et rom/frekvens-domene, for å generere et første produkt; å beregne iterativt n<te>ordens overflaterelaterte multipler i trykkbølgefeltet ved å benytte et produkt av et (n-l)<te->overflaterelatert, multippelfritt trykkbølgefelt og den ekstrapolerte, nedadgående partikkelbevegelsesbølgefelt-komponenten; og å subtrahere iterativt de beregnede n<te>ordens overflaterelaterte multiplene fra det registrerte trykkbølgefeltet, for å generere det n<te>ordens overflaterelaterte, multippelfrie trykkbølgefeltet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor kombineringen av partikkelbevegelsessensorsignalene og trykksensorsignalene omfatter: å skalere signaler detektert av partikkelbevegelsessensorene slik at de passer til signaler detektert av trykksensorene; å kombinere de skalerte partikkelbevegelsessensorsignalene og trykksensorsignalene for å generere en oppadgående trykk-bølgef eltkomponent ; å skalere signaler detektert av trykksensorene for å passe til signaler detektert ved hjelp av partikkelbevegelsessensorene; og å kombinere partikkelbevegelsessensorsignalene og de skalerte trykksensorsignalene for å generere en nedadgående partikkel-bevegelsesbølgefeltkomponent.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor kombineringen av partikkelbevegelsessensorsignalene og trykksensorsignalene omfatter de innledende trinn: å sortere signalene fra partikkelbevegelsessensorene i felles kildesamlere; og å sortere signalene fra trykksensorene i felles mottakersamlere.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den iterative beregning og den iterative subtrahering omfatter: å sette en multippelordens indeks n lik 1; å beregne n<te>ordens overflaterelaterte multipler ved å benytte det første produktet; å subtrahere de beregnede n<te>ordens overflaterelaterte multipler fra trykksensorsignalet, for å generere de n<te>ordens overflaterelaterte, multippelfrie data; å bestemme om multipler i de n<te>ordens overflaterelaterte multippelfrie dataene er tilstrekkelig dempet; å multiplisere de n<te>ordens overflaterelaterte, multippelfrie dataene med den ekstrapolerte, nedadgående partikkel-bevegelsesbølgefeltkomponenten for å generere et produkt; å øke multippelordens indeksen n med 1 til n + 1; å repetere beregnings-, subtraherings-, bestemmelses-, multipliserings- og økningstrinnene.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor partikkelbevegelses-sensoren er en vertikal hastighetssensor.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, hvor beregningen av n<te>ordens overflaterelaterte multipler omfatter å anvende følgende ligning:

hvor pn[ xrr co, xs) er de n<te>ordens overflaterelaterte multipler, pn- i(% r<z>s, co, xr) er de (n-1) te-ordens overflaterelaterte, multippelfrie dataene, xr= [ xr, yr, zr) er mottakerposisjonen i kartesiske koordinater, xs = { xs, ys, zs) = (% r zs) er kildeposisjonen, co er vinkelfrekvensen, s( co) er en kildesignatur, og

hvor vzd{ k, zr, co, xs) er en nedadgående, vertikal hastig-hetsbølgekomponent i et frekvens/bølgetall-domene, og k = [ kx, ky) er horisontale bølgetallene i x- og y-retningene.