NO812801L - F-k geofysiske operasjoner innbefattende filtrering av seismiske opptegninger - Google Patents

Abstract

Seismiske signaler blir transformert til en f-k rekke med digitale sampler som viser amplituden som en funksjon av frekvensen og bølgetallet. f-k rekken blir så filtrert ved vekttallgivning til samplene i lukkede frekvensområder med vekttallgivningen avhengig av signal og støy. Seismisk opptegning som har en øket frem-stilling av jordens formasjon blir så frembragt fra den filtrerte rekken.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår geofysisk undersøkelse og

mer bestemt geofysiske operasjoner utført på f-k transformering av seismiske opptegninger.

Ved seismiske undersøkelser blir seismogrammer tilveiebragt

i felten behandlet for å gjøre de lettere å tyde. Feltseismogrammer innbefatter tilfeldig, eller usammenhengende støy. som er bevirket av de benyttede instrumentene eller de geofysiske formasjonenes spesielle uklare egenskaper, og sammenhengende støy som innbefatter ekko-bilder, flerrefleks joner, og overflatebølger. Geofysiske operasjoner som blir utført på seismogrammer for å gjøre de mer synlige innbefatter konvolvering, dekonvulvering, signaturvurdering, designering, reduksjon av flerrefleks joner, og korrelasjon. Noen geofysiske operasjoner som reduserer støy kan bli utført i felten. F.eks. kan geofoner bli anordnet i et spesielt mønster for å dekonvolvere, eller filtrere en bestemt støy-type. Den mer fremherskende praksisen er imidlertid å ut-føre disse geofysiske operasjoner på seismogrammer etter at de er blitt opptegnet og transportert til et sentralt behandlingssenter.

I løpet av tidligere utvikling av seismiske undersøkelser

ble seismogrammene opptegnet som analoge spenninger på magnetbånd. Seismogrammer blir fremdeles vanligvis opptegnet på magnetbånd, men de blir opptegnet som digitale sampler som fremstiller amplituden til et mottatt seismisk signal.som

en funksjon av tiden. Siden seismogrammene vanligvis blir tilveiebragt langs en undersøkelselinje på jordoverflaten kan digitale sampler bli formet til x-t rekker med hver sampel i rekken representererende amplituden til det seismiske signalet som en funksjon av den horisontale avstanden av tiden.. Når slike rekker blir visuelt reprodusert ved plotting eller lignende blir seismiske seksjoner frembragt. En seismisk seksjon viser underjordiske lag til en

jordseksjon. Det er det prinsippielle verktøyet som geo-fysikerne studerer for å bestemme egenskapen til jordens underjordiske formasjoner. Før ;.en. rekke med seismiske sampler kan bli omformet til en seismisk seksjon som kan bli tydet av geofysikeren må rekken bli utstrakt behandlet av en eller flere geofysiske, behandlingsoperasjoner nevnt tidligere. En av disse geofysiske behandlingsoperasjonene er filtrering (konvolvering), som er den mest vanlige.

Feltarbeiderne har omformet x-t rekkene til rekker som representerer amplituden som en funksjon av frekvensen

og bølgenummeret. Dette er .vanligvis omtalt som en f-k transformasjon. Kutrona, et al., beskriver i "Optical

Data Processing" I.E.E.E. Proce.edings (1959) f-k filtrering

i optisk behandling, av data opptegnet som variable tetthets fotografier.. Ved denne behandlingstypen blir plant mono-kromatisk lys ført gjennom en fotografisk film med variabel tetthet, så gjennom en kuleformet linse for å frembringe en todimensjonal Fourier transformasjon av gjenstanden på filmen. Jackson, P.L., beskriver i "Analysis of Variable Density Seismograms By Optical Data Processor", i Geophysics, No. 1, (1965) filtrering av f-k seismiske seksjoner ved optisk behandling. US patent 3 370 268 og Dobrin, M.V.,

i artikkelen "Short Note on Optical Processing and Filtering" i Geophysics, no. 6 (1965) beskriver også optisk filtrering av f-k seismiske seksjoner. Artikkelen av Dobrin beskriver begrensningene ved optisk behandling. Pga. disse begrensningene blir største delen av geofysisk behandling utført på digial data behandlere, og ikke optiske behandlere.

Ved digial behandling har f-k transformasjonen blitt benyttes som et instrument for å studere seismisk filtrering. US patentene nr. 3 284 763 og 3 274 541 beskriver hastighets-filtrering som blir utført i tidsdomener på digitale seismogrammer. Disse patentene beskriver en type hastighets-filtrering som vanligvis er henvist til som "kakestykke" . pga. det filtrerte områdets form i f-k transformasjonen til den seismiske seksjon. De to ovenfornevnte US patentene utfører ikke en filtreringsoperasjon på f-k seksjonen, men all filtreringen er i tidsdomenen på seksjonene i de normale x-t rekkene. US patent nr. 3 550 073 er en forbedring av "kakestykket" filtreringen.

Britisk patent nr. 1 099 483 beskriver en geofysisk behandlings-operasjon noen ganger henvist til som en horisontal stabling. f-k transformasjonen er nyttig for å forestå horisontalstablingen, imiderltid er alle operasjonene i horisontalstablingen utført i tidsdomenen, ikke på f-k transformerte seksjoner.

Alle ovenfornevnte typer med romfilter har ulempen av at de

har svak steilhet mellom passeringsbåndet og sprrebåndet.

Disse filtrene mangler således selektivtitet ved diskrimi-neringen mellom ønskelige og uønskelige tilfeller som er nær hverandre i f-k transformasjonen.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et filter som diskriminerer mellom tilfeller med hastigheter eller fall som er svært tett sammen i f-k transformasjon.

Grunnen for at geofysisk behandlingsoperasjoner ikke tidligere er blitt utført på f-k transformerte seismiske seksjoner er at man har trodd at. en slik operasjon ville bryte et funda-mentalt sampel teorem. Man har imidlertid funnet at visse geofysiske behandlingsoperasjoner, spesielt filtrering, kan på nyttig måte bli utført på f-k transformasjoner til seismiske seksjoner.

Det er følgelig et formål med foreliggende oppfinnelse-

å utføre geofysikalske behandlingsoperasjoner på seis-

miske seksjoner (rekker), som representerer amplitude og fase som en funksjon av frekvens og bølgetall.

Ifølge foreliggende oppfinnelse representerer seismiske signaler amplituden til seismiske refleksjoner som en funksjon av tiden og avstanden' blir transformert til en seksjon som representerer amplituden som en funksjon av frekvensen og bølgetallet. Geofysiske behandlingeoperasjon-er blir utført på disse f-k seksjonene. I samsvar med oppfinnelsen blir f-k seksjonen filtrert ved vekttallgivelse til alle samplene i foreskrevede tette områder av frekvens. og- bølgetallet.

I samsvar med et ytterligere•trekk ved oppfinnelsen blir alle samplene vraket med unntak av de som representerer refleksjonene fra geofysiske former som har en foreskrevet form. Ved riktig definering av grensene til områdene av de vrakede samplene i f-k transformasjonen kan refleksjonene fra formasjonene med en bestemt form bli filtrert eller . sluppet igjennom.. Når f-k transformasjonen er konvertert tilbake til en normal seismisk seksjon vil de ønskede formasjonene bli fremvist. Det er f.eks. mulig å filtrere ref-, leksjoner fra bratte hellende formasjoner, eller fra formasjoner som har intet fall.

I samsvar med foreliggende oppfinnelse har dessuten f-k filteret svært steile sider s.lik at fallselektiviteten er forbedret i forhold til den til optiske behandlere og hastighetsfiltere til tidligere kjente innretninger.

Ovenfornevnte og andre formål, trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse skal nærmere beskrives med henvisning til de medfølgende tegninene, hvor:.

Fig. 1 viser en seismisk seksjon i- dens normale amplitude-form som en funksjon av avstand og tid,' og f-k transformasjonen til denne seksjonen,

fig. 2 viser en seismisk seksjon og dens f-k transformasjon, fig. 3 viser et f-k filter av foreliggende oppfinnelse,

fig. 4 viser en seismisk seksjon, filtrering av f-k transformasjonen ocj den seismiske seksjonen etter at den er blitt filtrert,

fig. 5 viser et flytediagram over filtreringen ifølge oppfinnelsen,

fig. 6 viser impulsreaksjonen. til et tidsdomenefilter for

fjerning av vannbundede reflekterte brytninger,

fig. 7 viser en seismisk seksjonsmodell,

fig. 8 viser f-k transformasjoner av seksjonen på fig. 7, fig. 9 viser et f-k filter som vraker alle sampler unntatt de som representerer refleksjonen av grensesnittet

som har fall på 0,032 sek. pr. spor,

fig.10 viser f-k transformasjonen til fig.. 7, filtrert med

filteret på. fig. 9,

fig.11 viser den seismiske seksjonen som følge av at fig. 10

er omformet til en x-t rekke,

fig.12 viser et f-k filter for å vrake alle unntatt 0-falls

refleksjonene,

fig.13 viser et f-k filter for å vrake 0-fall refleksjonen, fig.14 viser en seismisk seksjonsmodell,

fig.15 viser f-k transformasjoner av seksjonen på fig. 14, fig.16 viser f-k seksjonen på fig. 15 filtrert med filteret

på fig. 12.,

fig.17 viser x-t transformasjonen på fig. 16,

fig.18 viser f-k transformasjonen på fig. 15, filtrert

med filteret på fig. 13,

fig.19 viser den seismiske seksjon etter filtreringen vist

på fig.. 18, fig.20 viser en seismisk seksjonsmodell,

fig.21 viser den seismiske seksjonen på fig. 20 etter at den er blitt filtrert i samsvar med foreliggende

oppfinnelse,

fig.22 viser den seismiske' seksjonen på fig. 20 etter' at den er blitt filtrert med et tidligere kjent kake-stykkefilter,

fig. 23 viser f-k transformasjonen på fig. 20,

fig. 24bg 25 er feltseismogrammer,

fig. 26 viser et f-k filter for signal/støyøkning,

fig. 26a viser f-k transformasjonen på fig. 24,

fig. 27 viser feltopptegningen til fig. 24 etter filtrering med foreliggende oppfinnelse,-

fig. 28 viser feltopptegningen til fig. 25. etter at den

er blitt filtrert i samsvar méd foreliggende oppfinnelse, og

fig. 29 viser et eksempel på en databehandlingsinnretning

på hvilken oppfinnelsen kan bli utført.

Før beskrivelsen av foreliggende oppfinnelse er det nyttig

å betrakte den seismiske seksjonen på fig. 1 og dens f-k transformasjon. En seismisk seksjon viser amplituden til seismiske signaler som en funksjon av avstanden x langs en undersøkelses linje og tiden t etter skuddet som frembringer refleksjonene. En seismisk seksjon viser ideelt underjordiske lag som frembringer de seismiske refleksjonene, idet de idealiserte grenseflatene 11, 12 og 13 er vist på fig. 1. En seismisk seksjon eller opptegning' er vist med rekker med digitale sampler.Digitalsamplene i kolonnen 46 utgjør, amplituden for de seismiske refleksjonene som en refleksjon av tiden ved stedet 46 langs undersøkelses-linjen. Amplituden er betegnet A(x,t). For å være nøyakt-ig :er selve digitalsamplene henvist til som en rekke, mens derimot utgangsplotten til disse samplene er en seismisk seksjon. Det er imidlertid vanlig innenfor geofysikken å be-nytte ordet "s.eksjon" for å beskrive både plotten og rekken med digitale sampler og denne praksisen vil også

bli fulgt her. Med henvisning til en geofysisk behandlings-operasjon på enseismisk seksjon skal det bemerkes at det her er tale om digitale sampler som skal bli behandlet.

Fig. 1 viser også en f-k transformasjon av en vanlig seismisk seksjon. Fourier transformasjoner som omformer rekken med amplituder som en funksjon av tiden og avstanden til rekken av amplituden som en funksjon av frekvensen og bølgetallet er velkjent. Den høyre delen av fig. 1 viser rekken av digitale sampler for hver frekvens og bølgetall-verdi i rekken. De digitale samplene ér betegnet A(f,k).

Fig. 2 viser noen av egenskapene til f-k transformasjonene som er nyttige ved séismisk behandling. Linjen 14 på den vanlige seismiske seksjonen transformeres til linjen 15

på f.-k tranformasjonen. Linjene 16, som er på forskjellige steder,, men har samme vinkelen eller fall, transformeres til en enkel, linje 17. Linjen 18 transformeres til linjen 19. Sinusbølgene 20 transformeres til punktet 21.

Man har funnet at filtreringen av f-k transformeringene til seismiske seksjoner kan bli tilveiebragt ved å vrake alle samplene innenfor et foreskrevet lukketområde med frekvens og bølgetall. Et slikt filter er vist på fig. 3.. Fig. 3 viser en rekke med digital sampler som representerer amplituden som en funksjon av frekvensen f og bølgetallet k.

En vertikal dimensjon har blitt tillagt til standard, f-k plottet på fig. 3 for å vise amplituden. Amplituden W(i,j)

i dette eksempel er enten 1 eller 0 som er vanlig. I samsvar med foreliggende oppfinnelse blir alle samplene innenfor

et foreskrevet lukket område med frekvens og bølgetall som har grensene 22-29 vraket. Ved den enkleste utførelsen er denne vrakningen på enkel måte tilveiebragt ved å multiplisere alle samplene i dette lukkede område med 0. På fig. 3 er dette vist ved at alle samplene i det lukkede området som har grensene 22-29 er 0, mens alle andre sampler er 1.

Nytten av et slikt filter ved seismisk behandling er vist

på fig. 4, hvor en idealisert seismisk seksjon 30. er vist.. Seksjonen viser horisontale reflekterende grenseflater 31

og 32 og fallgrenseflåtene 33, 34 og 35 som alle har samme fall. Den seismiske seksjonen viser også vannbundne reflekterte brytninger, som fremvist ved hjelp av linjene 36-39.

Dette er støy som skulle bli fjernet av den seismiske seksjon ved behandlingen.

Ved f-k transformasjonen 40 til den seismiske seksjonen blir de horisontale linjene 31 og 32 transformert til enkle vertikale linjer 41 og fallgrenseflåtene .33-35 er blitt transformert til linjen 42. De vannbundne reflekterte brytningene er blitt transformert til linjene 43-46. I samsvar med foreliggende oppfinnelse blir disse brytningene filtrert ut av den seismiske seksjonen ved å vrake alle samplene i det lukkede område med frekvens og bølgetall antydet med 4?. Pga. samplingsintervallet er det nødvendig at området 47 omhyller et større område enn i hvilket linjene 43-46 ligger. Filtreringen blir tilveiebragt ved å multiplisere alle samplene i dette området med 0; Kun linjene 48 og 49 forblir ved denne filtrerte f-k transformasjonen av den seismiske seksjonen. Når denne blir konvertert tilbake til en vanlig seismisk seksjon forblir grenseflatene 31-35,

men de vannbundne reflekterte brytningene er blitt filtrert ut av seksjonen. Nytten av foreliggende oppfinnelse kan bli demonstrert ved å betrakte vanskeligheten med å fjerne disse vannbundne reflekterte brytningene ved vanlig tid-domenefiltrering. Fig. 6 viser•impulsreaksjonen til et tidsdomenefilter som ville fjerne vannbundne reflekterte brytninger fra en seismisk seksjon. Fagmannen på området vil se at et slikt filter er nesten umulig å realisere på et tidsromfilter. Det er ytterst komplisert og det vil ta så lang tid å utføre det at dets utførelse er i virkelig-heten umulig.

Som et annet eksempel skal betraktes f-k filtrering av

den idealiserte seismiske seksjonen på fig. 7. På fig. 7

er refleksjonene antydet ved syv forskjellige opptegnings-tider betegnet 50-56 og det er fem refleksjoner ved hver linje. Dvs. refleksjonene 50a-50e har en TQ på 0,1 sek., refleksjonene 51a-51e har en Tq på 0,2 sekunder osv.

v

Ved hvert tidspunkt' er det refleksjoner med fem forskjellige fall mellom 6t = 0 og 6t = 0,032 sek/spor. Disse trettifem refleksjonene transformeres til fem linjer i f-k transformasjonen på fig. 8. Refleksjonene 50å, 51a, 52a... 56a på fiy. 7 transformeres til de vertikale linjene 57 på fig. 8, refleksjonen 50d. 56b transformeres til linjen 58 på fig. 8,

og refleksjonen 50c... 56c transformeres til linjen 59. Refleksjonene 50d...56d transformeres til linjeseymentene 60a py 60b på fig. 8. Det skal bemerkes at disse segmentene er en enkel linje som vikles rundt k grensen som et resultat av uriktiy rommessig sampling av den seismiske seksjon. Dette er et vanliy tilfelle. De bratteste refleksjonene 50e...

56e på fig. 7 transformeres likeledes inn i en linje som har segmentene 61a, 61b og 61c på fig. 8.

Fig. 9 viser et f-k filter som vraker alle refleksjonene unntatt de som nar de steileste fallene på 0,0 32 sek. pr.

spor, dvs. refleksjonene 50e...56e på fig. 7. Det lukkede område i hvilket samplene ikke er vraket har grensene 6a,

63a, 63b, 63c, 64a, 64b, 64a og 65 som er lineære funksjoner av frekvens og bølgetall. Ved.vraking av alle samplene på utsiden av dette området blir alle refleksjonene som.ikke har et fall på 0,032 sek. pr. spor filtrert fra den seismiske seksjonen. Fig. 10 viser f-k transformasjonen av den seismiske seksjon som er blitt filtrert ved vraking av alle samplene på utsiden av området definert av lineæryrensene 62-65 (fig. 9). Kune linjen med segmentene 61a, 61b oy 61c forblir på fig. 10.. dår denne blir transformert tilbake til en vanlig x-t rekke, fåes den seismiske seksjonen på fig. 11. Kun de steileste refleksjonene 50e....56e forblir etter

f-k filtreringen. Skarpheten er mye bedre enn den som er tilveiebragt med hastighet eller kakestykkfilter. På fig. 11 er den sinusformede støyen mellom refleksjonene et resultat av øket intensitet i f-k rommet langs det ønskede fallet frembragt ved interferens med vrakede tilfeller.

Fig. 12 viser et f-k filter som vil vrake alle unntatt 0-fall . tilfellene, dvs. den vil vrake alle refleksjonene untatt refleksjonene 56a...56e på fig. 7. Alle samplene utenfor området spm nar de lineære grensene 66-69 blir vraket. Grensene 67

og 69 er konstante bølgetallgrenser. Grensen 67 er et bølgetall som er en liten endedel av det høyeste, bølgetallet +k. Det høyeste bølgetallet står i forhold til det horisontale sample-intervallet som er den norisontale avstanden langs undersøk-elseslinjen mellom stillingene ved hvilken CDP innstilles eller sporene på en feltopptegning eller med en CDP samler er opp-nådd. Dvs. det høyeste bølgenummeret er k = l/(2Ax), hvor Ax er det norisontale sampelihtervallet mellom CDP innstill-ingene. Som vist på fig. 12 er den konstante bølgetallgrens-en 67 tilnærmet 0,2 av det høyeste bølgetallet. Det er klart at denne grensen kan være en hver liten endedel av det høy-este bølgetallet. Grensen 67 er + a/2Ax og grensen 69 er - a/2Ax, hvor a er den lille endedelen. Grensene 66 og 68 er konstante frekvensgrenser, spesielt den laveste og høyeste

tilstedeværende frekvensen. De laveste og høyeste frekvens-ene står i forhold til tidssamplingsintervallet. Dvs., f = l/(2A'r).

Fig. 14-17 viser et eksempel på driften av filteret på

fig. 12. Fig. 14 viser en seismisk seksjon med tre reflek-sjonsfamilier: 74, 75 og 76. Hver av de har tre par med refleksjoner med forskjellige fall. f-k transformasjonen på fig. 14 er vist på fig. 15. Dette viser resultatet av rommessig aliasering på transformasjonen av steilest fall,

en folding av transformasjonen og Nyquist bølgetallet. Når dette er filtrert ved vraking av alle samplene unntatt de som representerer flate, 0-fall, refleksjonene, tilveiebringes f-k transformasjonen på fig. 16. Det skal bemerkes at denne er analog for å behandle normale utgående bevegelser med primær refleksjonshastighet. Når f-k transformasjonen på fig. 16- blir konvertert tilbake til en normal seismisk seksjon

tilveiebringes, fig. 17. Kun de flate refleksjonene blir tilbake. Dette eksempel demonstrerer følsomheten til f-k 0-ings filteret i tilfeller som er tett sammen ved fall. Dette er svært vanskelig å tilveiebringe ved tidsdomene-filtrering.

Fig. 13 viser et filter som vil vrake flate refleksjoner. Filteret 13 vil vrake alle sampler i området som har de lineære grensene 70-73. Dette har den virkning at de flate refleksjonene 50a....56a på fig. 7 blir filtrert ut. Som kjent blir refleksjoner korrigert ved flerhastighet ha en 0-ut bevegelse pr. spor^Foreliggende oppfinnelse frembringer derfor en effektiv teknikk for skarp diskriminering mot flere refleksjoner. Grensene 71 er igjen en liten endedel av det høyeste bølgetallet, +a/2Ax og grensen 73 er -a/2Ax.

Når f-k transformasjonen på fig. 15 blir filtrert med filteret vist på fig. 13 fremkommer seksjonen på fig. 18. Alle samplene i området definert av grensene 70-72 har blitt vraket. Når denne rekken blir.transformert tilbake til en x-t seksjon fremkommer fig. 19. Denne viser vrakningen av de flate, refleksjonene, som kan være flere refleksjoner. Dette, viser igjen følsomheten til f-k 0-ings filteret i tilfeller som er tett sammen i fallet.

Fig. 20-2 3 er nyttige for demonstrering av forbedringen av filteret i følge foreliggende oppfinnelse i forhold til hastighetsfilteret av den typen vanligvis henvist til som "kakastykke". Fig. 20 viser en seismisk seksjonsmodell og fig. 2.3 viser dens f-k transformasjon. De bratteste fall-refleksjonene blir filtrert ut ved å vrake alle samplene i det lukkede området som har grensene 74a-74b, 75a-75b og 76. Når en slik seksjon er filtrert på denne måten, fremkommer den seismiske seksjonen vist på fig. 21.

Det skal bemerkes at de bratteste fall-refleksjonene er

ikke tilstede i fig. 21.

Når en slik seksjon blir filtrert med tidligere kjent domene "kakestykke" filter er virkningen at alle samplene i det kake-formede området definert av grensene 74a og 75a på fig. 23 blir vraket. Resultatet av en slik kakestykke-filtrering er vist på fig. 22. Lav-frekvens komponenter av de bratteste fall^-refleksjonene er fjernet, men refleksjonene fremkommer fremdeles i seksjonen på fig. 22 pga. høye frekvenskomponenter. I samsvar med foreliggende oppfinnelse blir refleksjonene fullstendig fjernet ved vraking av alle samplene som representerer den refleksjonen innbefattet i den aliaeserte delen innenfor grensen 74b, 75b og 76 på fig. 23.

For å forhindre aliasering slik som vist på fig. 23 må det horisontale samplirigsintervallet være mindre enn:

hvor.t er den korteste perioden ved pulsen og 6t er utgangs-bevegelsestetthéten AT/AX til refleksjonen. Dersom dette mellomrommet ikke blir tilveiebragt må man filtrere seismo-grammet slik at alias frekvenskomponentene blir fjernet.

Alle frekvenser må bli vraket over f = (2Ax6t)~<l>hvor Ax

er det virkelige spormeilomrommet. f-k O-filtéret ifølge oppfinnelsen tillater vraking av hele refleksjonen ved inn-befatting av den aliaserte komponenten i et lukket område

av vrakede sampler.

Som et eksempel for signal/støyøkning vises til feltopp-tegningene vist på fig. 24 og 25. Feltseksjonen på fig. 24

ble omformet til f-k seksjonen vist på fig. 26a og filtrert med filteret vist på fig. 26. Dette filteret vraker alle sampler i det lukkede området definert av grensene 77-93.

Det skal bemerkes at den virkelige gjennomføringen av

grensene slik som 78, 84, 86, 88, 90 og 91 er av segmenter, idet hver av de har en konstant sekvens eller et konstant bølge-tall. På denne måten er alle grensene til filteret i dets

virkelige Utførelse konstante bølgetall eller konstante frekvenser.

Når feltopptegningen på fig. 24 er blitt filtrert med filteret på fig. 26 og konvertert tilbake til x-t seksjon, blir fig., 27 frembragt. Av fig. 27 fremgår refleksjonsgrenseflaten 94 klart. Av feltopptegningen på fig. 24 fremgår tilsvarende refleksjoner 94a klart synlig for en trenet geofysiker. Dette er et godt eksempel på den effektive filtreringevnen til foreliggende oppfinnelse.

Når feltseksjonen 25 er filtrert ved hjelp av et f-k filter ifølge foreliggende oppfinnelse, blir den seismiske seksjonen vist på fig. 28 frembragt. Filtreringsoperasjonen øker be-traktelig igjen tydeligheten av jordlagene. Fig. 24-28 viser et godt eksempel på signal/støyforholdøkning som kan tilveiebringes ved filtrering i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

Fig. 5 viser et flytdiagram over en datamaskinutført behandling for utførelse av foreliggende oppfinnelse. Denne behandlingen gjør bruk av en kjent hurtig Fourier transformasjon (FFT). Denne hurtige Fourier transformasjonen vil operere i begge retninger, dvs. fra x-t til f-k og fra f-k til x-t. Både den reelle og imaginære seksjon må derfor bli tilført som en inngang. Som vist på fig. 5 representerer rekken med digitale sampler et x-t felt seismogram som blir tilført som antydet med henvisningstallet 100. Den imaginære inngangen til en rekke med 0'er er vist med henvisningstållet 101. FFT operasjonen er antydet med henvisningtallet 102. Denne omformet den. seismiske seksjonen til en rekke med digitale sampler som representerer amplituden som en funksjon av frekvensen og horisontalavstanden. Den reelle del av denne frekvens transformasjon er vist med henvisningstållet 103 og den imaginære delen er vist med henvisningstållet 104. Disse seksjonene blir multiplekset ved 105 for å omordne samplene. .Dvs. alle de første samplene blir samplet sammen og alle de andre samplene blir samlet sammen og bortetter. Dette frem-bringerden reelle f transformasjonen 106 og den imaginære f transformasjonen 107. Igjen blir FFT operasjonen utført som vist med henvisningstållet 108 for å transformere rekkene til en reell f-k transformasjon 109 og en imaginær- f-k transformasjon 110.

Filtreringen blir utført ved å multiplisere hver sampel i rekken med en vektfunksjon W(i,j) og W(i,j). Den reelle delen av denne operasjonen er betegnet med 111 og den imaginære delen er betegnet med tallet 112. W(i,j), W(i,j) kan være 0 i alle delene av rekken innenfor det lukkede området til frekvens og bølgetall. F.eks. kan den være 0 for alle samplene 1 rekken innenfor grensene 22-29 på fig. 3. Ellers kan rekken W(i,j), W(i,j) være 1. De filtrerte seksjoner blir igjen til-ført den hurtige Fourier transformasjonen ved 113 for å transformere seksjonen tilbake til en., x-t seismisk seksjon vist

ved 114.

Behandlingen av foreliggende oppfinnelse innbefatter den fundamentale operasjonen av utførelsen av en hurtig Fourier transformasjon og en f-k 0-filtreringsoperasjon. Hver av disse operasjoner vil bli bedre forstått fra den følgende detaljerte beskrivelsen.

Den hurtige Fourier transformasjon modulen benyttet ved

én utførelsesform av oppfinnelsen er av Cooley-Tukey typen beskrevet i Cooley, J.W.; Tukey, J.W. "An Algorithm for Machine Calculation of Complex Fourier Series", Mathematical Computation, Vol. 19, 1965 sidene 297-301. Denne, transformasjon er et eksempel på en teknikk som kan benyttes ved seismisk databehandling. Følgende definisjoner for uttrykk-ene tillater denne bruken.

Fourier serien med en to-dimensjonal funksjon f(t,x( er gitt ved: hvor

n m

to dimensjonserien F^,7- er kompleks i formen:

1 Li

hvor

som kan bliuttrykt som et par funksjoner, amplituder og fase for de variable -,- .

TL

For seismisk databehandling er det tale om variablene x og t

og tilsvarende transformasjonsvariable k = og f = -

L T

hvor L er perioden for x variable og T er perioden for den tidsvariable.

t,x mellomrom . f-k mellomrom

variable samplingintervall

Nyquistpunkt.

frekvens

utgangsbevegélsestetthet hastighet Nøkkelparameter Utgangsbevege.lsestettheten kan være positiv eller negativ som følge av en positiv eller negativ hastighet i f-k mellomrommet, f-k transformasjonene blir derfor fremstilt over området

Ved geofysisk undersøkelse har en vilkårlig definisjon a<y>fallet eller AT/Ax blitt tatt i bruk. Denne vilkårligheten stemmer fra det faktum at seismiske seksjoner blir fremvist under en konvensjon som plasserer nord og østenden på linjene til høyre på den seismiske seksjonsfremvisningen uavhengig av retningen i hvilken linen ble skutt. f-k transformasjonene beskrevet i spesifikasjonene avhenger av ordenen som de seismiske sporene tilsynekommer på båndet og på hvilket de blir lagret, idet første sporet definerer "0" tall til x-aksen og påfølgende spor tilsynekommer i økende positiv x retning. Med denne konvensjonen tilfeller som faller nedover i positiv x blir sagt å ha et positivt fall. Fall oppover i positiv

x har negativt fall.

Filtreringen av f-k transformasjonene, angitt med trinnene 111 og 112 på fig. 5 blir utført ved en operasjon som vraker eller nuller ut alle samplene til en rekke innenfor et lukket område. Hovedlisten for et datamaskinprogramfor utførelse av denne operasjonen er gitt nedenfor.

PARAMETER LIST, X, X, NT, TO, TL, XI

SEISDATA (FIRSY, LAST, Tl, T2, FILE1, FILE2)

PAD TRACES (STARTNO, VALUÉ1, ENDNO, VALUE2)

PAD Time (TSTARTN, TVALUE1, TENDN, TVALUE2)

TRANSFORM TIME (FILE2, FILE3, FILE4, START, STOP)

MULTIPLEX (FILE3, FILE4, FIRST, LAST, REAL)

MULTIPLEX (FILE4, FILE5, FIRST, LAST IM)

TRANSFORM SPACE (FILE5, FILE6, FILE7, FILE8, START, STOP) PLOT FK (X, T, f, K, LEVELS, KEY, FILE7, FILE8)

FILTER (FR, Fl, ROW, COLUMN, KEY)

FILTER FK (FR, Fl, FILE7, FILE8, FILE9, FILElO, KEY)

PLOT FK (X, T, f, K, LEVELS, KEP, FILE9, FILElO)

TRANSFORM K (FILE9, FILElO, FILE11, FILE12, STARTK, STOPK) MULTIPLEX (FILE11, FILE12, FIRST, LAST, REAL)

MULTIPLEX (FILE12, FILE 14, FIRST, LAST, IM)

TRANSFORM F (FILE13, FILE14, FILE15, START, STOP)

SEISDATA

Tar data mellom spor FIRSTR og LASTR fra FILEl og'laster

i FILE2.

PAD TRACES

Utfyllingen ENDNO og STARTNO til sporene ved enden av FILE1 til VALUE1 og VALUE2 er vanligvis 0.

PAD TIME

Utfyllingstiden før og etter TSTARTN og TENDN med verdiene TVALUE1 og TVALUE2 henholdsvis, er vanligvis 0.

TRANSFORM TIME

Utfører FOURIER transformasjon på findata fra FILE2 og

putter reelle resultater inn i FILE3 og imaginære i FILE4.

MULTIPLEX

Gjenkjenningsfrekvenssekvensmessige serier for FILE3 og

FILE4 inn i romsekvensmessige serier i FILE5 og FILE6.

TRANSFORM SPACE

Utfører Fourier transform på mellomromsekvens serier med

FILE 5 og 6 med reelle resultater i FILE7, imaginære i FILE8..

PLOTFK

Plotter f-k transdormasjoner.

FILTER

Konstruerer vektfunksjonen FR og Fl for reelle og imaginære serier i f-k. mellomrommet eller ved å innstille nøkkelen vil et filter bli konstruert for å operere kun størrelsen til f-k transformasjonen. Et andre valg er 1/ER+FI.

Andre valg er mulige.

FILTER FK

Utfører produktet for FR, Fl elementene ved transformasjon på FILE 7 og. 8 med resultatene on FILE 9 og 10. Tasten blir benyttet for å signalisere valget som i filter.

PLOT FK

Plotter resulterende FILTER FK transformasjon.

TRANSFORM K

Utfører Fourier transformasjonen på K sekvensmessig serie med FILES 9 og 10 som anbringer resultatene i FILTER 11 og 12.

MULTIPLEX

Gjenkjenner mellomromsekvensseriene på FILTERS 13 og 14.

TRANSFORM F

Utfører Fourier transformasjon på frekvenssekvensmessig serier på FILTER 13 og 14 med påfølgende tidsekvensmessig serier på FILE 15.

Resultatet av operasjonen er et tidsmellomrom eller frekvens-bølgetall-filteroperasjon på inngangsdataseksjonen eller opptegningen.

Ovenfornevnte er en Fortran liste av en serie med subrutiner, funksjoner eller moduler. Hver utfører en rekke med operasjoner i modulær form for-behandlingen.

Fig. 29 viser ved en utførelsesform av oppfinnelsen filter-operasjonen som ble utført på et "Control. Data Corporation" datamaskinsystem, modell nr. 175/760, som har en 6600 CPU

og en CYPER 175 CPU med følgende perifere utstyr, CDC 6250

9 Track Tape Transporter, CDC MAP III Array Processor og CDC Extended Core Storage. Spesifikasjonene for systemet er:

Sentral prosessor: 18 og 60 bit register

Periferisk prosessor: 12 bit register

Utvidet hukommelse (ESC): 100K 60 bit ord

Sentral hukommelse: 131K 60 bit ord (6600)

262K 60 bit ord (C175)

Rekke prosessor: CDC MAP III

Masselager: 16 model 844-41

348 million ord

Bånddrev: 2-7 spor 556/800 BPI

4-9 spor 800/1600 BPI 30 - 9 spor 1600/6250 BPI

2 -21 spor 356 BPI

Opptegnings-

utstyr: 2 - modél 405 kortleser

1 - model 415 korthuller

4 - linjeskrivere

Programmeringen som er nødvendig for å utføre oppfinnelsen vil. fremgå for fagmann på området av det foregående og fra håndboken for den spesielle anvendte datamaskin.

Mens spesielle utførelsesformer har blitt vist og beskrevet

er forskjellige modifikasjoner innenfor rammen av oppfinnelsen mulig. Medfølgende krav er derfor ment å dekke alle slike modifikasjoner.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for seismisk undersøkelse av jordforma-sjoner, karaktérisert ved frembringelse av seismiske signaler som representerer amplituden for seismiske refleksjoner som en funksjon av tiden og avstanden langs en undersøkelseslinje, transformering av signalene til én f-k rekke med digitale sampler som representerer amplituden som en funksjon av frekvensen og bølgetallet, operasjon på f-k rekken for å utføre geofysiske behandlingsoperasjoner,

   og. frembringelse fra rekken som er blitt operert på, en seismisk opptegning som har en øket fremvisning av formasjonene.
2. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved operasjon på f-k rekken innbefattende filtrering ved vraking av alle samplene definert av foreskrevete lukkede områder av frekvens og bølgetall..
3. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at filtreringen blir utført ved vekttallgivning til alle samplene, idet vekttallgivningen er avhengig av signal og støy i de seismiske signalene.
4. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at de vrakede samplene er utenfor det lukkede området som har grenser som er lineære med funksjoner av frekvensen og bølgetallet på begge sidene av en linje som har en foreskrevet vinkel for å vrake alle samplene unntatt de som representerer refleksjoner fra formasjonene som har et foreskrevet fall.
5. 5. Fremgangsmåte ifølge krav i, karakterisert ved at det lukkede område har grenser, hvor den ene er et konstant bølgetall over 0 og den andre er et konstant bølgetall under 0 og at områdene til vrakede sampler innbefatter alle sampler med tilnærmet 0 bølgetall som representerer flere refleksjoner.
6. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at dé konstante bølgetallene er tilnærmet a/2Ax hvor a er en liten del av det høyeste bølgetallet og Ax er den horisontale avstanden langs undersøkelseslinjen mellom posisjonene hvor de seismiske signalene blir tilveiebragt.
7. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en av grensene er et konstant bølgetall større enn 0 og en annen av grensene er et konstant bølgetall mindre enn 0 og at området med vrakede sampler innbefatter alle sampler som har bø lgenummer større enn en grense og mindre enn en annen grense hvorved kun refleksjoner som har 0-fall er representert i den seismiske opptegning.
8. 8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at området som har lineære grenser som er segmenter ..

   med konstant frekvens og konstant bølgetall.
9. 9. Frenigangsmåte ifølge krav 1, karakterisert .

   ved at filtreringen vraker sampler i et område, hvor samplene representerer støy hvorved signal/støyforholdet til den filtrerte seksjonen er forbedret.
10. 10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved tilbake transformering av den filtrerte rekken til fremvisning av refleksjonstiden som en refleksjon av avstanden langs en undersøkelseslinje, og ved at frembringelsen av seismisk opptegning innbefatter plotting av en seismisk seksjon av refleksjonstidene som en funksjon av avstanden. •
11. 11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved tilbaketransformering av den filtrerte rekken til fremvisning av refleksjonstidene som en funksjon av avstanden langs undersøkelséslinjen, og at frembringelsen av en seismisk opptegning innbefatter lagring av en rekke med digitale sampler som representerer en seismisk seksjon med refleksjons-tider som en funksjon av avstanden.