NO821289L - Fremgangsmaate ved seismiske undersoekelser - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår marine seismiske undersøkelser i områder med fallende undergrunnsformasjoner.

US-patent nr. 3.696.331 beskriver en prosesseringsteknikk .for

å oppnå forbedrede estimater av hastighet i områder med fallen-

de undergrunnsformasjoner. Den metode som patentskriftet om-handler, blir vanligvis brukt i sammenheng med en rekke eller sekvens av seismogrammer som blir frembragt ved hjelp av en skuddteknikk betegnet som CDP-undersøkelse (common depth point surveying). Ved denne teknikk blir en seismisk trase frembragt ved hjelp av hver kilde blant et antall kilder som beveges langs den seismiske undersøkelseslinje, slik at det fremkommer et antall traser for hvert punkt på et gitt under-grUnnslag. Disse seismiske traser blir så prosessert med forskjellige antatte verdier av fall, hastighet og forplantnings-tid inntil det blir indikert en maksimal seismisk signalutgangs-effekt, hvilket viser at de korrekte verdier av fall og hastighet er blitt utvalgt. På denne måte kan det bygges opp et bilde av undergrunnslagene eller -horisontene, ut fra de opp-rinnelige seismiske traser.

Det er nå i forbindelse med foreliggende oppfinnelse utviklet

en forbedret teknikk for marine seismiske undersøkelser i områder med fallende undergrunnsformasjoner. I korthet omfatter denne teknikk generering av seismiske pulser, registrering av de seismogrammer som representerer de reflekterte pulser,

måling av fallet i de reflekterende undergrunnsformasjoner ut fra seismogrammene og omdannelse av de målte fallkarakteri-.stikker til styreparametre for en gruppe (array) av seismiske kilder. Gruppen av kilder blir så styrt slik at energien fra kildene blir reflektert fra den fallende formasjon i tilnærmet vertikal retning og slik at den faller inn på en gruppe (array) hydrofoner med rett vinkel i forhold til denne.

Nærmere angivelser av oppfinnelsen samt de nye og særegne

trekk ved denne er å finne i patentkravene.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 og 2 illustrerer et system som utgjør ett eksempel i henhold til oppfinnelsen for utførelse av marine seismiske undersøkelser over fallende formasjoner,

fig. 3 viser et konvensjonelt registrert seismogram

og

fig. 4 viser en alternativ utførelse hvor den seismiske

kildegruppe er skråttstilt.

Det henvises nå til utførelseseksemplet på fig. 1. Et fartøy 60 gjennomløper en seismisk undersøkelseslinje eller -kurs for å undersøke undergrunnsformasjonen under et vannlag. En lineær horisontal

seksjon eller rekke av seismiske kilder S, - S blir slept efter

J ln

fartøyet 60. Likeledes blir det i større avstand fra fartøyet enn kildene, slept en horisontal rekke av akustiske mottagere R 1 ~R-n- Når fartøyet 60 gjennomløper en ønsket undersøkelses-linje, avfyres de seismiske kilder S, -S^samtidig for å frembringe en seismisk trykkbølge i vannlaget. De akustiske mottagere R - R^gir elektriske signaler under påvirkning av mottagningen av seismiske refleksjoner fra undergrunnsformasjonene forårsaket av den seismiske trykkbølge. Disse elektriske signaler"blir gjennom en kabel 61 ført til konvensjonelt registreringsutstyr ombord i fartøyet 60.

Ved en typisk marin seismisk undersøkelsesoperasjon blir de seismiske kilder - Sn avfyrt samtidig og på repeterende måte efter-hvert som fartøyet 60 gjennomløper undersøkelseslinjen. De seismiske refleksjonssignaler som representeres ved de registrerte signaler fra de akustiske mottagere - R^for hver avfyring av de seismiske kilder, blir konvensjonelt registrert som traser side om side i seismogrammet på Fig. 2.. Ankomsttidene for reflek-sjonssignalene fra mottagerne R^- Rner illustrert som fallende langs kurven H. Denne kurve kan angis ved følgende hyperbolske funksjon:

hvor

T er tidspunktet for refleksjonen på en spesiell seismisk trase,

Tq er tiden for vedkommende refleksjon på en idea-lisert seismisk trase med et refleksjonspunkt direkte under skuddpunktet,

X er den horisontale avstand mellom skuddpunktet

og den mottager som frembringer den spesielle seismiske trase, og

V er den akustiske hastighet som er karakteristisk for det vannlag som den seismiske energi forplanter seg gjennom.

Når det imidlertid foreligger en fallende undergrunnsformasjon med vinkel a mellom horisontalen og formasjonen, vil tidene Tv for de seismiske refleksjoner fra en slik fallende formasjon bli endret i avhengighet av størrelsen av fallvinkelen a slik at ankqmsttidskurven H blir:

(Positive fortegn angir en nedadfallende mottagerrekke i for-

hold til en kildeseksjon.)

U.S.-patent 3.696.331 gir et eksempel på en prosess for bestemmelse og lagring av verdier av formasjonsfall i undergrunnen og akustisk hastighet i overensstemmelse med uttrykket i ligning (2).

I henhold til foreliggende oppfinnelse foretas et annet gjennomløp av fartøyet 60 langs undersøkelseslinjen og verdiene av fall og akustisk hastighet som bestemt under det første gjennomløp blir nå brukt til å styre den sekvensmessige avfyring av seksjonen av seismiske kilder slik at den resulterende seismiske trykkbølge blir rettet ned i vannet med en ønsket vinkel 9 langs under-søkelseslin jen. Denne ønskede vinkel 0 er slik at den seismiske trykkbølge som illustrert ved 15a på Fig.3treffer den fallende formasjon 62 og blir reflektert vertikalt mot rekken av seismiske mottagere.R^ - R^. En slik retningsvirkning kan bli oppnådd ved å forsinke avfyringstidspunktene for de suksessive kilder S, - Sn, hvilken tidsforsinkelse er gitt ved følgende uttrykk:

hvor

/\ X er den innbyrdes avstand mellom kildene,

V er hastigheten av den seismiske energi i vannet, og 0 er retningsvinkelen.

Det er et spesielt aspekt ved denne oppfinnelse at retningsvinkelen 0 er slik at den reflekterte seismiske trykkbølge fra den fallende formasjon 62 forplanter seg vertikalt opp mot vannoverflaten. På denne måte vil den reflekterte seismiske trykk-bølge som illustrert ved 65b på fig. 3,_.. treffe den horisontale rekke av mottagere R^- R^under rett vinkel, hvilket tillater frembringelse av seismogrammer med forbedrede eller fremhevede refleksjoner fra den fallende formasjon.

Som det fremgår av ligning (2), står utadbevegelsen av de registrerte refleksjonssignaler fra rekken av mottagere R^- R^i re-lasjon til to ganger Sin av dip-vinkelen a. Følgelig blir det ifølge foreliggende oppfinnelse besørget forsinkelse av avfyringene av de suksessive seismiske kilder S. - S slik at retningsvinkelen

ln ^

0 for den nedadgående seismiske trykkbølge avviker fra vertikalen ' med en størrelse som er det dobbelte av størrelsen av fallvinkelen a for formasjonen 62. Tidssekvensen for avfyringen av de seismiske kilder for å generere hver seismiske trykkbølge kan forandres kon-tinuerlig under det annet gjennomløp langs undersøkelseslinjen, 1 overensstemmelse med de bestemte verdier av fall og hastighet under det første gjennomløp langs undersøkelseslinjen.

Som et alternativ kan den foran beskrevne marine seismiske under-søkelsesoperasjon utføres under ett enkelt gjennomløp langs under-søkelseslin jen ved vekselvis å avfyre de seismiske kilder slik at disse først avfyres samtidig alle sammen og en annen sekvens med avfyring av alle kildene. -Efter den første samtidige avfyring, blir verdien av formasjonens fall og den akustiske hastighet bestemt slik som beskrevet ovenfor, og en annen avfyringssekvens blir så foretatt med alle kilder, slik at den resulterende seismiske trykkbølge blir rettet nedad med vinkelen 9 som er den dob belte av størrelsen av fallvinkelen a bestemt under den første samtidige avfyring av alle seismiske kilder. Dette sekvensmønster' med avfyring i en første og en annen sekvens blir gjentatt langs hele undersøkelseslinjen. Det blir brukt egnede utløsnings- eller avfyringskretser for å avfyre kildene efter en tidssekvens som gir tidsforsinkelsen T mellom hver kilde. Et eksempel på en slik utløsningskrets er vist i U.S.-patent 3.687.218.

En alternativ måte til å oppnå en direktiv rekke eller seksjon

av kilder er vist på Fig. 4. Den lineære seksjon av kilder blir her slept med en vinkel 0 i forhold til horisontalen slik at den seismiske bølge som frembringes ved samtidig avfyring av kildene, har den riktige retningsvinkel0i forhold til vertikalen. Dette blir oppnådd ved suksessivt å endre lengden av kablene mellpm overflatebøyene og kildene. Det vil si at kabelen 66 er lengre enn kabelen 67, og kabelen 67 er lengre enn kabelen 68 slik at kilden S^er dypere enn kilden S ? og kilden S2er dypere enn kilden S^og så videre.

Konvensjonelle analoge kretser eller digitale kretser kan brukes til å realisere denne oppfinnelse. Det foretrekkes imidlertid å anvende en liten universal siffer-regnemaskin som plasseres ombord i fartøyet. Et eksempel på en slik regnemaskin som har vært brukt med hell, er en regnemaskin av typen Texas Instruments 980A.

Selv om spesielle utførelsesformer av oppfinnelsen er vist og beskrevet under henvisning til marine seismiske undersøkelser,

er det klart at modifikasjoner er mulige, inkludert anvendelse for seismiske undersøkelser på landejorden.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved seismiske undersø kelser, omfattende generering av seismiske pulser fra en kilde som slepes av et sjøgående fartøy, og registrering av seismogrammer som representerer de reflekterte seismiske pulser, karakterisert ved at fallvinkelen for en undergrunnsformasjon av interesse bestemmes ut fra de registrerte seismogrammer og en seismisk kildeseksjon (array) avfyres slik at de seismiske pulser fra kildene rettes nedad i vannet med en vinkel avhengig av den målte fallvinkel slik at den.seismiske bølge som reflekteres fra formasjonen av interesse, forplanter seg vertikalt opp mot vannoverflaten.

2., Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved. at det anvendes en lineær rekke eller seksjon (array) av seismiske kilder for å frembringe de rettede seismiske pulser.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at de seismiske pulser dirigeres i retning ved forsinkelse av de seismiske pulser frembragt av hver kilde i seksjonen, med en tidsforsinkelse mellom kildene slik at den seismiske energi blir rettet nedad med den ønskede vinkel.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at tidsforsinkelsen er gitt ved

hvor t er tidsforsinkelsen, AX er den innbyrdes avstand mellom kildene, Vw er hastigheten av de seismiske pulser i vann og 0 er vinkelen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at vinkelen 0 er dobbelt så stor som fallvinkelen a for den formasjon.som er av interesse.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at de seismiske pulser blir dirigert i retning ved slep- ning av den lineære kildeseksjon med en vinkel i forhold til' horisontalen og avfyring av kildene i seksjonen samtidig.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 2-6, karakterisert ved at de seismiske pulser genereres i adskilte punkter langs undersøkelseslinjen og fallende nedad i forhold til en hydrofonrekke (array).