NO752558L - - Google Patents

Description

. Fremgangsmåte ved marin seismisk undersSkelse.

Foreliggende oppfinnelse angår seismisk kartlegging av havområder og mer. spesielt slik kartlegging hvor samtidige målinger ved en rekke effektive dybder under havbunnen, blir . målt og registrert samtidig.

Det har blitt vanlig praksis ved seismiske under-søkelser til havs at en båt sleper en seismisk slepekabel som har hydrofoner etter seg, mens det foregår en aktivering av .en akustisk energikilde som vanligvis befinner.seg ombord i skipet for å oppnå seismiske data som angår jordformasjonene som ligger under, havbunnen som slepingen foregår over. Slik kartlegging blir vanligvis utført ved å seile båten langs en på forhånd bestemt linje eller ét mønster av parallelle linjer som dekker et Ønsket område. Tidligere har mange typer av akustiske energikilder blitt benyttet for dette formål. Til å begynne med var dynamitt den, foretrukne energikilden fordi den produserte en høy energiimpuls av akustisk energi som. kunne bli overført gjennom det overliggende vannet og akustisk koplet til jordformasjonene som lå under vannmassene og som skulle undersøkes. Refleksjoner fra akustiske impedans diskontinuiteter i lagene under havbunnen kunne deretter bli detektert ved refleksjon av.den akustiske energi.fra disse og som ble overført gjennom de underliggende lagene og akustisk koplet til vannmassene og derfra overført til hydrofonene.

I moderne seismiske undersøkelser har det imidlertid blitt et tydelig ønske om ikke å bruke dynamitt på grunn av* økologiske grunner. Derfor har utviklingen av såkalte luftpistoler for å produsere akustisk energi, blitt den ønskede praksis. Ved å bruke et luftpistolsystem for å generere akustisk energi, er det mulig på en mer nøyaktig måte å.kontrollere varigheten og bølgeformen av den genererte, akustiske energi enn hva som er mulig ved bruk av eksplosive kilder slik som

dynamitt. Bølgeformen som produseres ved den akustiske energikilden av luftpistoltypen kan bli kontrollert ved hensiktsmessig innretning for å produsere impulser av på forhånd bestemt tidsvarighet og bølgeform og'som inneholder en på forhånd bestemt spektral fordéling av den akustiske energi som inneholdes i impulsen. I foreliggende oppfinnelse er denne faktor benyttet.

Det er et kjent fenomen at akustiske energier med lavere frekvens blir mer effektivt overført gjennom jordformasjonene som ligger under en vannmasse og som blir undersøkt ved seismiske undersøkelser. Desto høyere akustisk frekvens som blir benyttet, desto mindre blir gjennomtrengningsdybden for

de akustiske bølger på grunn av dempingen som skyldes jord-formas jonene. Imidlertid produserer lengre akustiske bølge-lengder (lavere frekvenser) mindre oppløsning på grunn av det enkle faktum at med øket bølgelengde kan det følgelig avsløres

mindre detaljer i strukturen i jordformasjonene som ligger under vannmassene som blir undersøkt, enn hva som er mulig med akustiske komponenter med høyere frekvens. De høyere frekvenskomponenter er imidlertid meget brukbare for å undersøke karak-teristika for lagdelte media som ligger under vannmassene som blir undersøkt og som ligger nær overflaten, og kan på grunn av. de kortere bølgelengder, avsløre detaljene av slike strukturer med høyere,oppløsning eller med større nøyaktighet. Dette kan være spesielt nyttig f.eks. under utførelsen av en seismisk oversikt i nærheten av et saltfjell eller andre formasjoner som stiger til dybdér som ikke er for langt under overflaten ' av lagene som ligger under vannmassen som blir undersøkt.

Foreliggende oppfinnelse sørger for en mer full-stendig seismisk oversikt ved å gjøre bruk av de kjente egen-skaper til forskjellige frekvenser med akustisk energioverføring gjennom de lagdelte media som ligger under en vannmasse som blir undersøkt. Forskjellige frekvenskomponenter fra en luftpistol med kontrollerbar bølgeform kan bli detektert ved en

rekke seismiske kabler eller en enkelt kabel som inneholder

en rekke hydrofoner med/forskjellige lengder og som er følsomme

.for forskjellige bølgelengdeområder i det akustiske energispektrum. Ved riktig kontroll av bølgeformen av den akustiske

impuls som overføres fra lydkilden som benyttes for undersøkelsen Og ved riktig frekvensfiltrering av utgangssignalet fra hydro-fonseksjonene av kabelen eller kablene som taues i løpet av undersøkelsen., Det kan sørges for en rekke seismiske registreringer som har forskjellig effektiv undersøkelsesdybde, ved en enkelt passering av undersøkelsesfartøyet over en seismisk linje som blir undersøkt.

Følgelig er det en hovedhensikt med foreliggende oppfinnelse å sørge for et system for seismisk undersøkelse

til havs. hvor i det minste tre frekvensområder av akustisk energi blir benyttet for å sørge for samtidige seismiske profiler som i det minste har tre forskjellige effektive under-søkelsesdybder.

Foreliggende oppfinnelse blir best forstått ved henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse i forbindelse med de vedlagte tegninger•

Figur 1 viser i profil et undersøkelsesfartøy som tauer en seismisk kabel som har tre aktiverte seksjoner som er følsomme for forskjellige frekvenskomponenter i det akustiske energispektrum. Figur 2 viser ovenfra et seismisk undersøkelses--fartøy som tauer et.system av tre separate kabler som har forskjellige effektive lengder som er følsomme for forskjellige deler av'det akustiske energispektrum. Figur 3 er et skjematisk diagram som illustrerer hvordan tre samtidige registreringer som har forskjellige effektive undersøkelsesdybder, blir produsert i overensstemmelse med utkastene ifølge foreliggende, oppfinnelse. Figur 4 er en skjematisk representasjon som illustrerer genereringen av forskjellige frekvenskomponenter i en luftpistol av den typen som benyttes i foreliggende oppfinnelse.

Med henvisning først til figur 4 er grafiske repre-sentasjoner som illustrerer amplityden av den akustiske energi-pulsen som produseres av en luftpistol som seismisk kilde, som

en funksjon av tid og som en funksjon av frekvens, illustrert-skjematisk. Den forholdsvis .skarpe akustiske impulsen som produseres av luftpistolen. soml-illustrert i det øvre diagrammet i figur 4>ser man inneholder en rekke frekvenskomponenter ved

å henvise til den nedre illustrasjonen som illustrerer amplityden

av pulsen fra luftpistolen som en funksjon av frekvens. De forskjellige frekvenskomponenter som produseres av luftpistol-impulsen har forskjellige gjennomtrengningsmuligheter når de akustisk er koplet til jordformasjonene som ligger under vannmassen som blir undersøkt. Lavfrekvenskomponenten merket med området 1 på tegningen i figur 4» har den største gjennom-tréngningsegenskapen av den akustiske energien. Mellomfre-kvenskomponentene merket område 2 i figur 4»kan trenge gjennom, større dybder enn de høyere frekvenskomponentene (merket område 3 i figur 4)»men har mindre gjennomtrengningsegenskap enn

komponentene i område 1.. Foreliggende oppfinnelse benytter denne egenskapen for å produsere tre samtidige seismiske registreringer fra en enkelt avfyring av luftpistolen og hver av disse har sin egen effektive undersøkelsesdybde i jordlagene som ligger under vannmassen som blir undersøkt.

De tre forskjellige frekvenskomponentområdene som det er sett på til bruk her, er område 3 som strekker seg fra omtrent 100 hertz til 25O hertz, område 2 som strekker seg fra omtrent 30 hertz til 100 hertz, og område! som strekker seg fra omtrent 10 hertz til 30 hertz. De akustiske energikompo-nenter med høyere frekvens sørger for en høyere grad av opp-løsning og er nyttige for å undersøke lag nær overflaten. Mellomfrekvensen har en forholdsvis dypere effektiv under-søkelsesdybde og sørger for en mellomliggende oppløsningsevne. På samme måte sørger de lavere frekvenskomponentene for en forholdsvis større undersøkelsesdybde, men gir mindre oppløs-ning enn begge de andre to energiområdene.

Luftpistoler som sørger.for kontrollerte karakte-, ristika for bølgeform og pulsvarighet hensiktsmessig for bruk i forbindelse med utkastene ifølge foreliggende oppfinnelse, er av en type slik som modell 600B Air Gun produsert av the Bolt Associates of Norwalk, Connecticut.

Med henvisning til figur 1 er det skjematisk vist et undersøkelsesfartøy 12 idet det tauer en seismisk slepekabel l8 av konvensjonell type som kjent innen fagfeltet, og longi-tudinalt avstandsplasserte hydrofoner (ikke vist) anordnet i overensstemmelse med utkastene ifølge foreliggende oppfinnelse. Slepekabelen 18 blir holdt i på forhånd valgt dybde under vannoverflaten av en paravane eller mineplog 14 som er anordnet for å kontrollere dybden hvor sleperen beveger seg under vannoverflaten 11. Slepekabelen 18 er delt i tre seksjoner, 15,

l6 og 17. Seksjonen 15 av kabelen 18 som er nærmest båten 12, er omtrent 15 meter lang. Den nest påfølgende seksjon 16 er omtrent 45 meter lang og den lengste seksjon 17 er omtrent 135 meter lang. En luftpistol 13 av typen som tidligere er beskrevet, blir benyttet for å spre akustiske impulser av på forhånd valgt form og varighet ned i vannmassene 11 som blir undersøkt. Akustisk energi blir koplet via havbunnen ned i de underliggende jordformasjonene og refleksjoner fra akustiske diskontinuiteter i disse blir overført tilbake og mottatt av hydrofonene som befinner seg i slepekabelen. De høye frekvenskomponentene av den akustiske energien som blir reflektert, blir detektert primært i den forholdsvis korte seksjonen 15 av

■slepekabelen. Mellomfrekvenskomponenter som korresponderer med område 2 i figur 4». blir detektert av den mellomliggende seksjonen 16 av slepekabelen og de lavere frekvenskomponentene som korresponderer med område 1 i figur 4»blir primært - detektert av den lengste hydrofonseksjonen 17.av slepekabelen 18. Sig- . naler fra dé forskjellige hydrofoner i disse kabelseksjonene blir behandlet ved elektronisk apparatur som finnes ombord i båten 12 og er avbildet i mer detalj i figur 3»

Figur 2 illustrerer en alternativ anordning hvor tre separate slepekabler blir benyttet. Et undersøkelsesfartøy 22 som inneholder luftpistoler 23 og 24»er vist idet det tauer

en rekke seismiske kabler 25, 26 og 27 med forskjellig lengde og som korresponderer med-de tre forskjellige slepeseksjonene 15 > l6 og 17 i figur 1. Den forholdsvis korte slepeseksjonen 25 blir benyttet for å motta energien i høyfrekvensområdet

(område 3 i figur 4)»den mellomlange kabelseksjonen 26 blir benyttet for å. motta akustisk energi i området som korresponderer méd område 2 i figur 4>og den lange kabelen 27 blir benyttet for å motta den lavfrekvente akustiske energi som korresponderer med område 1 i figur 4- Også i dette tilfelle vil h<y>er av disse tre kabelseksjonene ha en forskjellig relativ undersøkelsesdybde på grunn av forskjellig forplantningskarak-teriétika for den akustiske energi i jordformasjonene som ligger under vannmassene som blir undersøkt*

Med henvisning til figur 3 er det illustrert et apparat som befinner seg ombord i undersøkelsesfartøyet og som blir benyttet for å produsere de tre samtidige seismiske profilene som har forskjellig relativ undersøkelsesdybde. En

rekke blykabler fra hydrofoner (som korresponderer med hydrofoner i kabelseksjonen 15 i figur 1) blir benyttet for å over-føre signaler fra hydrofonene til et høypassfrekvensfilter 31» Frekvensfilteret 31 som kan være et konvensjonelt båndpass-filter av induktans-kapasitans-typen, blir avstemt for å slippe

gjennom et bånd av frekvenser som korresponderer med frekvensen

i område 3 i figur 4«Den filtrerte utgangen fra båndpassfrekvensfilteret 31 blir gjennom en rekke blykabler ført til en registreringsenhet 32 hvor signalene blir tegnet opp som en funksjon av tiden som følger avfyringen av luftpistolen 13.

På samme måte blir hydrofon-utgangssignaler fra hydrofonér som befinner seg i kabelseksjonen 16 i figur 1, ført til et frekvens-båndpassfilter 33»Båhdpassfrekvensfilteret 33 inneholder av-stemte kretser som i det vesentlige bare tillater at de. akustiske energifrekvenser i område 2 i figur 4 kan passere og svekker både høyere og lavere frekvenser. Disse utgangssignaler fra båndpassfrekvensfilteret 33 blir gjennom en rekke ledninger ført til en registreringsenhet 34 hvor reaksjonen av hydrofonene som en funksjon av tid, blir tegnet opp rav registreringsenheten 34-

Endelig blir utgangssignaler fra hydrofoner som befinner seg i slepekabelseksjonen 17 i figur 1, gjennom en rekke inngangsledninger ført til tredje båndpassfrekvensfiIter 35 som ligner båndpassfrekvensfilterene 31°S 33* Båndpassfrekvensfilteret; 35 slipper gjennom et område av akustiske energifrekvenser som korresponderer med frekvensene i område li figur 4°g frem-skaffer den filtrerte utgangen til en registreringsenhet 3& . gjennom en rekke ledninger. Registreringsenheten 36.sørger således for en registrering av de - dyptgående gjennomtrengnings-signaler som funksjon av tid på registreringsenhetenv

Systemet som således er vist og beskrevet er i stand til å sørge for samtidige profiler langs den samme seismiske linje hvor hver profil har en relativ dybde eller forskjellig undersøkelsesdybde. Når disse samtidige registrerte profiler blir analysert av geofysikere, er de forskjellige karaktéri- stika av de underliggende jordformasjoner ved forskjellige undersøkelsesdybder nyttige ved prediksjon av mulige lommer

som inneholder hydrokarbon. Således er det sørget for et brukbart verktøy for å undersøke muligheten for oljeforekomster til havs.

Ovennevnte beskrivelse kan resultere i andre alter-native utførelser av utkastet ifølge foreliggende oppfinnelse,

noe som er klart for fagfolk. Målet er derfor i vedlagte krav

å dekke alle slike endringer og modifikasjoner som faller innenfor ånden og rekkevidden av oppfinnelsen.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for seismisk undersøkelse til havs hvor en forholdsvis steil akustisk energiimpuls som har en på

. forhånd bestemt bølgeform og varighet, blir sendt ned i en vannmasse som er valgt for undersøkelse, karakterisert ved trinnene for å gjøre samtidige oversikter ved tre forskjellige effektive undersøkelsesdybder, motta samtidig, i det minste i tre forskjellige frekvensbåndområder av det akustiske energispektrum, reflektert akustisk energi fra jordformasjoner som ligger under vannmassene og generere i det minste tre signaler som; er representative for denne re-flekterte akustiske energi, bevirke effektiv frekvensfiltrering av i det minste tre representative signaler for å ekskludere akustiske energirepreseritasjoner fra disse ved andre frekvenser enn de frekvensene som finnes innenfor i det minste de tre forskjellige f:rekvensbåndområdene, for derved å produsere i det minste tre frekvensfUtrerte signaler som korresponderer med akustisk energi som mottas i ovennevnte i det minste tre forskjellige energibåndområder, og registrere i det minste tre frektøensfiltrerte signaler som en funksjon av tid, slik at det fremskaffes seismiske registreringer ..som korresponderer med i det minste tre forskjellige effektive undersøkelsesdybder. .

2. Fremgangsmåte i overensstemmelse med krav 1, karakterisert ved at alle trinnene blir ut-ført gjentatte ganger langs en undersøkelseslinje for å sørge for en linje av seismiske oversikter ved i det minste tre forskjellige effektive undersøkelsesdybder.. .

3* Fremgangsmåte i overensstemmelse med krav 1 eller krav 2, k a r å k t e r i s e r t ved at mottagertrinnet blir utført ved å taue en enkelt seismisk slepekabel for sjø-bruk som inneholder hydrofoner og som har tre aktive seksjoner med forskjellig lengde og som korresponderer med de tre forskjellige frekvensbåndområder av det akustiske energispektrum.

4. Fremgangsmåte i overensstemmelse med krav 1 eller krav 2, karaktérisert ved at mottagertrinnet blir utført ved å taue tre seismiske slepekabler for sjøbruk som inneholder hydrofoner og som har tre forskjellige lengder som korresponderer med de tre forskjellige frekvensbåndområder av.det akustiske energispektrum.

5. Fremgangsmåte i overensstemmelse med et hvilket som helst av kravene 1 til 4»karakterisert ved at frekvensfiltertrinnet blir utført ved å lede utgangssignalene fra de tre aktive seksjonene med'forskjellig lengde av slepekabelen eller de tre slepekablene med forskjellig lengde gjennom båndpassfilterinnretning som har båndpasseringer som korresponderer med de tre forskjellige frekvensbåndområdene av det akustiske energispektrum.

6. Fremgangsmåte i overensstemmelse med krav 5»karakterisert ved at de tre forskjellige fre-kvenspassbånd er valgt å være fra omtrent 10 til 30 hertz, fra omtrent 30 til 100 hertz og fra omtrent 100 til 25O hertz.