EA 025952B1 20170228 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/025952 Полный текст описания [**] EA201490771 20121030 Регистрационный номер и дата заявки US13/287,746 20111102 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок US2012/062553 Номер международной заявки (PCT) WO2013/066856 20130510 Номер публикации международной заявки (PCT) EAB1 Код вида документа [PDF] eab21702 Номер бюллетеня [GIF] EAB1\00000025\952BS000#(1068:728) Основной чертеж [**] ИЗВЛЕЧЕНИЕ ДАННЫХ О ВОЛНЕ СДВИГОВОГО ТИПА SV ИЗ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ О ВОЛНЕ ТИПА Р Название документа [8] G01V 1/28, [8] G01V 1/36 Индексы МПК [US] Хардэйдж Боб А. Сведения об авторах [US] БОРД ОФ РЕДЖЕНТС ОФ ЗЕ ЮНИВЕРСИТИ ОФ ТЕКСАС СИСТЕМ Сведения о патентообладателях [US] БОРД ОФ РЕДЖЕНТС ОФ ЗЕ ЮНИВЕРСИТИ ОФ ТЕКСАС СИСТЕМ Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea000025952b*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ обработки сейсмических данных, полученных посредством использования размещенного на поверхности приемника, выполненного с возможностью измерения вертикального перемещения Земли, согласно которому извлекают сейсмические данные из устройства хранения, причем сейсмические данные содержат данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа, причем данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа получают посредством размещенного на поверхности приемника, выполненного с возможностью измерения вертикального перемещения Земли для выработки сейсмических данных, обрабатывают сейсмические данные для извлечения данных о волне сдвигового типа и вырабатывают изображение волны сдвигового типа, основанного на извлеченных данных о волне сдвигового типа.

2. Способ по п.1, в котором данные о волне сдвигового типа содержат данные о волне типа SV-P.

3. Способ по п.2, в котором при обработке группируют данные о волне типа SV-P с общей точкой обмена.

4. Способ по п.3, в котором при обработке суммируют сгруппированные отраженные волны типа SV-P.

5. Способ по п.4, в котором группировку и суммирование выполняют отдельно для данных о волне типа SV-P с положительным сдвигом и данных о волне типа SV-P с отрицательным сдвигом.

6. Способ по п.4, в котором при обработке обеспечивают миграцию отраженных волн типа SV-P после операции суммирования.

7. Способ по п.2, в котором при обработке вырабатывают данные о асимптотической точке обмена на основании данных о волне типа SV-P.

8. Способ по п.2, в котором при обработке обеспечивают миграцию данных о волне типа SV-P, выполняемую до операции суммирования.

9. Способ по п.1, в котором данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне типа SV-SV.

10. Способ по п.1, в котором данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне типа Р-SV.

11. Способ по п.1, в котором данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа получают в размещенном на поверхности приемнике без использования многокомпонентных сейсмоприемников.

12. Способ по п.1, в котором и данные о волне типа Р-Р, и данные о волне сдвигового типа получают в размещенном на поверхности приемнике без использования сейсмоприемников, выполненных с возможностью измерения горизонтального перемещения Земли.

13. Способ по п.1, в котором сейсмические данные представляют собой данные, полученные посредством размещенной около приемника земной породы с высокой скоростью распространения.

14. Способ по п.1, в котором сейсмические данные представляют собой данные, полученные посредством размещенной около приемника земной породы с низкой скоростью распространения.

15. Способ по п.1, в котором приемник представляет собой вертикальный приемник.

16. Способ выработки данных об отраженной волне типа SV-P из сейсмических данных вертикального сейсмоприемника о волне типа Р, согласно которому извлекают из устройства хранения сейсмические данные, выработанные источником и полученные вертикальным сейсмоприемником, причем данные содержат данные о волне типа SV-P, фильтруют по скорости сейсмические данные, причем фильтрацию по скорости выполняют отдельно для данных с положительным сдвигом и данных с отрицательным сдвигом для выработки данных об отраженной волне типа SV-P, и выводят данные об отражении, основанные на данных об отраженной волне типа SV-P.

17. Способ по п.16, в котором сейсмические данные выработаны взрывным источником.

18. Способ по п.17, в котором данные о волне типа SV-P получают вертикальным сейсмоприемником без использования сейсмоприемников, имеющих характеристику горизонтального сейсмоприемника.

19. Система для обработки сейсмических данных, полученных посредством использования размещенного на поверхности приемника, содержащая устройство хранения для хранения сейсмических данных, содержащих данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа, причем данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа получены в размещенном на поверхности приемнике для выработки сейсмических данных, схему обработки, выполненную с возможностью обработки сейсмических данных для извлечения данных о волне сдвигового типа и выработки изображения волны сдвигового типа, основанного на извлеченных данных о волне сдвигового типа.

20. Система по п.19, в которой данные о волне сдвигового типа содержат данные о волне типа SV-P.

21. Система по п.20, в которой обработка включает операцию группировки данных о волне типа SV-P с общей точкой обмена.

22. Система по п.21, в которой обработка включает операцию суммирования сгруппированных отраженных волн типа SV-P.

23. Система по п.22, в которой операции группировки и суммирования выполнены отдельно для данных о волне типа SV-P с положительным сдвигом и данных о волне типа SV-P с отрицательным сдвигом.

24. Система по п.22, в которой обработка включает операцию миграции отраженных волн типа SV-P, выполняемую после операции суммирования.

25. Система по п.20, в которой обработка включает выработку данных о асимптотической точке обмена на основании данных о волне типа SV-P.

26. Система по п.20, в которой обработка включает операцию миграции данных о волне типа SV-P, выполняемую до операции суммирования.

27. Система по п.19, в которой данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне типа SV-SV.

28. Система по п.19, в которой данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне типа Р-SV.

29. Система по п.19, в которой и данные о волне типа Р-Р, и данные о волне сдвигового типа получены в размещенном на поверхности приемнике без использования многокомпонентных сейсмоприемников.

30. Система по п.19, в которой сейсмические данные получены по меньшей мере за один год до обработки.

31. Система по п.19, в которой сейсмические данные основаны на отражении сейсмических волн только от источника с вертикальным направлением силы, причем источник с вертикальным направлением силы выбран из группы, содержащей вертикальный вибратор, источник вертикального воздействия или взрывной источник.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Способ обработки сейсмических данных, полученных посредством использования размещенного на поверхности приемника, выполненного с возможностью измерения вертикального перемещения Земли, согласно которому извлекают сейсмические данные из устройства хранения, причем сейсмические данные содержат данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа, причем данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа получают посредством размещенного на поверхности приемника, выполненного с возможностью измерения вертикального перемещения Земли для выработки сейсмических данных, обрабатывают сейсмические данные для извлечения данных о волне сдвигового типа и вырабатывают изображение волны сдвигового типа, основанного на извлеченных данных о волне сдвигового типа.

2. Способ по п.1, в котором данные о волне сдвигового типа содержат данные о волне типа SV-P.

3. Способ по п.2, в котором при обработке группируют данные о волне типа SV-P с общей точкой обмена.

4. Способ по п.3, в котором при обработке суммируют сгруппированные отраженные волны типа SV-P.

5. Способ по п.4, в котором группировку и суммирование выполняют отдельно для данных о волне типа SV-P с положительным сдвигом и данных о волне типа SV-P с отрицательным сдвигом.

6. Способ по п.4, в котором при обработке обеспечивают миграцию отраженных волн типа SV-P после операции суммирования.

7. Способ по п.2, в котором при обработке вырабатывают данные о асимптотической точке обмена на основании данных о волне типа SV-P.

8. Способ по п.2, в котором при обработке обеспечивают миграцию данных о волне типа SV-P, выполняемую до операции суммирования.

9. Способ по п.1, в котором данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне типа SV-SV.

10. Способ по п.1, в котором данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне типа Р-SV.

11. Способ по п.1, в котором данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа получают в размещенном на поверхности приемнике без использования многокомпонентных сейсмоприемников.

12. Способ по п.1, в котором и данные о волне типа Р-Р, и данные о волне сдвигового типа получают в размещенном на поверхности приемнике без использования сейсмоприемников, выполненных с возможностью измерения горизонтального перемещения Земли.

13. Способ по п.1, в котором сейсмические данные представляют собой данные, полученные посредством размещенной около приемника земной породы с высокой скоростью распространения.

14. Способ по п.1, в котором сейсмические данные представляют собой данные, полученные посредством размещенной около приемника земной породы с низкой скоростью распространения.

15. Способ по п.1, в котором приемник представляет собой вертикальный приемник.

16. Способ выработки данных об отраженной волне типа SV-P из сейсмических данных вертикального сейсмоприемника о волне типа Р, согласно которому извлекают из устройства хранения сейсмические данные, выработанные источником и полученные вертикальным сейсмоприемником, причем данные содержат данные о волне типа SV-P, фильтруют по скорости сейсмические данные, причем фильтрацию по скорости выполняют отдельно для данных с положительным сдвигом и данных с отрицательным сдвигом для выработки данных об отраженной волне типа SV-P, и выводят данные об отражении, основанные на данных об отраженной волне типа SV-P.

17. Способ по п.16, в котором сейсмические данные выработаны взрывным источником.

18. Способ по п.17, в котором данные о волне типа SV-P получают вертикальным сейсмоприемником без использования сейсмоприемников, имеющих характеристику горизонтального сейсмоприемника.

19. Система для обработки сейсмических данных, полученных посредством использования размещенного на поверхности приемника, содержащая устройство хранения для хранения сейсмических данных, содержащих данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа, причем данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа получены в размещенном на поверхности приемнике для выработки сейсмических данных, схему обработки, выполненную с возможностью обработки сейсмических данных для извлечения данных о волне сдвигового типа и выработки изображения волны сдвигового типа, основанного на извлеченных данных о волне сдвигового типа.

20. Система по п.19, в которой данные о волне сдвигового типа содержат данные о волне типа SV-P.

21. Система по п.20, в которой обработка включает операцию группировки данных о волне типа SV-P с общей точкой обмена.

22. Система по п.21, в которой обработка включает операцию суммирования сгруппированных отраженных волн типа SV-P.

23. Система по п.22, в которой операции группировки и суммирования выполнены отдельно для данных о волне типа SV-P с положительным сдвигом и данных о волне типа SV-P с отрицательным сдвигом.

24. Система по п.22, в которой обработка включает операцию миграции отраженных волн типа SV-P, выполняемую после операции суммирования.

25. Система по п.20, в которой обработка включает выработку данных о асимптотической точке обмена на основании данных о волне типа SV-P.

26. Система по п.20, в которой обработка включает операцию миграции данных о волне типа SV-P, выполняемую до операции суммирования.

27. Система по п.19, в которой данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне типа SV-SV.

28. Система по п.19, в которой данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне типа Р-SV.

29. Система по п.19, в которой и данные о волне типа Р-Р, и данные о волне сдвигового типа получены в размещенном на поверхности приемнике без использования многокомпонентных сейсмоприемников.

30. Система по п.19, в которой сейсмические данные получены по меньшей мере за один год до обработки.

31. Система по п.19, в которой сейсмические данные основаны на отражении сейсмических волн только от источника с вертикальным направлением силы, причем источник с вертикальным направлением силы выбран из группы, содержащей вертикальный вибратор, источник вертикального воздействия или взрывной источник.


(19)
Евразийское
патентное
ведомство
025952
(13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.02.28
(21) Номер заявки 201490771
(22) Дата подачи заявки 2012.10.30
(51) Int. Cl.
G0IV 1/28 (2006.01) G0IV1/36 (2006.01)
(54)
ИЗВЛЕЧЕНИЕ ДАННЫХ О ВОЛНЕ СДВИГОВОГО ТИПА SV ИЗ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ О ВОЛНЕ ТИПА Р
(31) (32) (33) (43) (86) (87)
13/287,746
2011.11.02
2014.10.30
PCT/US2012/062553 WO 2013/066856 2013.05.10
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
БОРД ОФ РЕДЖЕНТС ОФ ЗЕ ЮНИВЕРСИТИ ОФ ТЕКСАС СИСТЕМ (US)
(72) Изобретатель:
Хардэйдж Боб А. (US)
(74) Представитель:
Нилова М.И. (RU)
(56) US-B1-8040754 US-A-4881209 US-B2-7058513 US-B2-6564150 US-A-5610875
(57) Система и способ обработки сейсмических данных, полученных посредством использования размещенного на поверхности приемника, выполненного с возможностью измерения вертикального перемещения Земли, включающие извлечение сейсмических данных из устройства хранения, причем сейсмические данные содержат данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа. Данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа были получены посредством размещенного на поверхности приемника, выполненного с возможностью измерения вертикального перемещения Земли для выработки сейсмических данных. Система и способ дополнительно содержат обработку сейсмических данных для извлечения данных о волне сдвигового типа и выработку изображения волны сдвигового типа, основанного на извлеченных данных о волне сдвигового типа.
Перекрестные ссылки на родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет относительно заявки на патент США № 13/287746, поданной 2 ноября 2011 г. под названием "Извлечение данных о волне сдвигового типа SV из сейсмических данных о волне типа Р" (Extracting SV Shear Data From P-Wave Seismic Data), которая представляет собой частичное продолжение заявки на патент США № 13/217 064, поданной 24 августа 2011 г. под названием "Система и способ для сбора и обработки сейсмических данных о поле упругих волн" (System and Method for Acquisition and Processing of Elastic Wavefield Seismic Data), которая представляет собой частичное продолжение заявки на патент США № 12/870,601, поданной 27 августа 2010 под названием "Система и способ для сбора и обработки сейсмических данных о поле упругих волн", причем содержание всех этих заявок полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Область и уровень техники
Настоящая заявка в целом относится к системам и способам сейсмического исследования, включая сбор и накопление и/или обработку сейсмических данных для оценки свойств геологических сред Земли.
Основной тип данных, используемых при исследовании на запасы нефти и газа, представляет собой данные сейсморазведки методом отраженных волн, отображающие геологическое строение. Есть три разновидности сейсмических волн, которые могут быть использованы для построения изображения геологических сред, а именно, волна сжатия (волна типа Р) и две волны сдвига (волны типов SV и SH). При сборе геофизиками сейсмических данных, содержащих все эти три типа волн, данные называют полным набором данных о поле упругих волн. Полный набор данных о поле упругих волн собирают посредством развертывания трех отдельных ортогональных источников сейсмических колебаний в каждой позиции сейсмоисточника по области разведуемого участка. Один источник прилагает к Земле силу с вертикально направленным вектором, второй источник прилагает силу с горизонтально направленным вектором вдоль направления наблюдения (X), а третий источник прилагает силу с горизонтально направленным вектором в поперечном (Y) направлении.
Волновые поля, образованные каждым из этих трех источников с ортогональными силами, регистрируют трехкомпонентными сейсмоприемниками, содержащими ортогонально воспринимающие (XYZ) элементы. Получаемые в результате данные называют данными с 9 компонентами, поскольку они содержат трехкомпонентные данные, образованные тремя различными источниками, последовательно, но не одновременно, занимающими одну и ту же позицию сейсмоисточника. Полные описания и иллюстрации источников, датчиков и полевых методик, используемых для сбора полного набора данных о поле упругих волн, могут быть найдены в главе 2 книги В. A. Hardage, М. V. DeAngelo, P. E. Murray, and D. Sava "Многокомпонентная сейсмическая технология" (Multicomponent Seismic Technology), Geophysical References Series No. 18, Society of Exploration Geophysicists (2011). Вертикальные, однокомпонентные, размещенные на поверхности сейсмоисточники используют для сбора сейсмических данных о волне типа Р.
Раскрытие изобретения
Система и способ обработки сейсмических данных, полученных посредством использования размещенного на поверхности приемника, выполненного с возможностью измерения вертикального перемещения Земли, включают извлечение сейсмических данных из устройства хранения, причем сейсмические данные содержат данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа. Данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа были получены посредством размещенного на поверхности приемника, выполненного с возможностью измерения вертикального перемещения Земли для сбора сейсмических данных. Система и способ дополнительно включают обработку сейсмических данных для извлечения данных о волне сдвигового типа и выработки изображения волны сдвигового типа, основанного на извлеченных данных о волне сдвигового типа.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана диаграмма, иллюстрирующая полный набор для многокомпонентного сейсмического волнового поля при его распространении в однородной Земле согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 2 показана диаграмма, показывающая смещения для волн сдвига типа SH и SV согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 3 показан вид сверху диаграмм направленности для волн типа SH и SV при использовании ортогональных источников с горизонтальным (X и Y) смещением.
На фиг. 4 показано сравнение скоростей волн типа SH, SV и Р при распространении упругой волны в горизонтально-слоистой среде.
Фиг. 5 представляет собой поперечный разрез для теоретического расчета диаграмм направленности волн типа Р и SV при приложении вертикальной силы F к поверхности Земли, показанный для двух различных значений коэффициента поперечного сжатия слоя Земли согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 6А и 6В показана диаграмма направленности для волны типа S по фиг. 5 в виде трехмерного объекта согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 7А показана карта данных о вертикальном сейсмическом профиле, собранных при исполь
зовании источника вертикальных смещений согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 7В показана карта данных о вертикальном сейсмическом профиле, собранных при использовании источника вертикальных смещений согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 8 показана диаграмма, показывающая геометрию (источник-приемник), использованную для анализа диаграммы направленности волн типа Р и S, испускаемых источниками сейсмических колебаний, согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 9 показана диаграмма, иллюстрирующая апертуры угла наклона при выходе согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 10 показана диаграмма, иллюстрирующая трансформацию X, Y, Z-приемников в приемники волн типа Р, SV, SH согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг. 11 представляет собой ряд карт, показывающий пример X, Y, Z-данных, собранных при использовании вертикального массива от источника вертикального ударного воздействия, и соответствующие данные, повернутые в пространство данных о волне типа Р, SV и SH, согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг. 12 представляет собой ряд карт, показывающий пример X, Y, Z-данных, собранных при использовании вертикального массива, от источника в виде взрывчатого вещества, заложенного в шпур, и соответствующие данные, повернутые в пространство данных о волне типа Р, SV и SH, согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг. 13 представляет собой ряд карт, показывающий пример X, Y, Z-данных, собранных при использовании вертикального массива, от источника в виде вертикального вибратора, и соответствующие данные, повернутые в пространство данных о волне типа Р, SV и SH, согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг. 14 представляет собой иллюстрацию принципа обращения поляризации данных относительно данных для источника с вертикальным направлением силы для создания данных для волны типа S с постоянной поляризацией по пространству сейсмического изображения, согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг. 15 иллюстрирует первый пример для состояния поляризации сейсмических данных при вертикальном направлении силы и результат обращения поляризации в области отрицательной поляризации для преобразования данных для источника с вертикальным направлением силы в данные для дипольного источника с постоянной поляризацией согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
Фиг. 16 иллюстрирует второй пример для состояния поляризации сейсмических данных при вертикальном направлении силы и результат обращения поляризации в области отрицательной поляризации для преобразования данных для источника с вертикальным направлением силы в данные для дипольного источника с постоянной поляризацией согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 17 показана блок-схема системы сбора и накопления данных и способа сбора, накопления и обработки полного набора данных для упругих волн, вырабатываемых источником с вертикальным направлением силы, посредством использования размещенных на поверхности датчиков, согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 18 показана блок-схема системы сбора и накопления полного набора данных для упругих волн, вырабатываемых источником с вертикальным направлением силы, посредством использования подземных датчиков, согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 19 показана блок-схема системы обработки данных, предназначенной для обработки полного набора данных для упругих волн согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 20 показана блок-схема, иллюстрирующая способ обработки данных для полного набора данных для упругих волн согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 21 показана диаграмма сейсмических лучей, иллюстрирующая сравнение построения изображений геологического строения для волн типа Р-Р и SV-P согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 22 показана диаграмма сейсмических лучей, иллюстрирующая направление подхода восходящих сейсмических лучей типа Р-Р и SV-P к позициям приемника, когда верхний слой Земли представляет собой неуплотненное осадочное отложение с низкой скоростью распространения сейсмических волн согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 23 показана диаграмма сейсмических лучей, показывающая принципы построения изображений для волн типа SV-SV и SV-P согласно взятому в качестве примера варианту реализации настояще
го изобретения.
На фиг. 24 показана диаграмма сейсмических лучей, показывающая направление подхода восходящих сейсмических лучей типа Р и SV к позициям приемника, когда верхний слой Земли представляет собой скалистую породу с высокой скоростью распространения сейсмических волн согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 25 показана диаграмма сейсмических лучей, иллюстрирующая сопоставление сейсмических лучей типа P-SV и SV-P согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 26 показана диаграмма, иллюстрирующая размер и расположение пространства изображения для волны типа SV-P для двух трехмерных конфигураций сбора и накопления данных о волне типа Р согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 27 показана диаграмма геологического строения, иллюстрирующая области положительного и отрицательного смещения для данных о волне типа SV-P и фации А и В, вызывающие различные скорости распространения согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 28А и 28В показаны примеры однократно и многократно отраженных волн типа SV-P, извлеченных из сейсмические данных вертикального приемника для волны типа Р согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 29 показана диаграмма, иллюстрирующая принципы построения изображения волн типа SV-P и P-SV с общей точкой обмена согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 30 показана диаграмма и таблица, иллюстрирующие выполняемую до суммирования операцию миграции согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 31 в виде таблицы показаны некоторые сходства и различия между данными для волн типов SV-P и P-SV согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 32 показана блок-схема системы обработки данных, предназначенная для обработки данных о волне сдвига от вертикального датчика согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 33 показана блок-схема системы сбора, накопления и обработки данных и способ сбора, накопления и обработки данных о волне сдвига от источника с вертикальным направлением силы посредством использования размещенных на поверхности датчиков согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 34 показана блок-схема, иллюстрирующая способ обработки данных о волне сдвига от вертикального приемника в ситуации, включающей поверхность Земли с низкой скоростью распространения волн согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 35 показана блок-схема, иллюстрирующая способ обработки данных о волне сдвига от вертикального приемника в ситуации, включающей поверхность Земли с высокой скоростью распространения волн согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 36 показана диаграмма углов подхода волн типа Р к вертикальному сейсмоприемнику согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
На фиг. 37 показана диаграмма углов подхода волн типа SV к вертикальному сейсмоприемнику согласно взятому в качестве примера варианту реализации настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Описанные здесь один или более вариантов реализации настоящего изобретения могут обеспечить способ, посредством которого сейсмические данные (волны типа Р, SV и SH) о полном наборе упругих волн могут быть собраны, накоплены и обработаны посредством использования только одного источника, а именно источника с вертикальным направлением силы. Варианты реализации настоящего изобретения могут быть проще и дешевле использования трех источников с ортогонально направленными силами. Варианты реализации настоящего изобретения могут быть использованы при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений или при любой другой деятельности, где широко используют данные об отражении сейсмических волн. Варианты реализации настоящего изобретения могут устранить многочисленные технические, экологические и стоимостные барьеры, ограничивающие использование сейсмических данных о полном наборе упругих волн.
Описанные здесь один или более вариантов реализации настоящего изобретения могут включать отклонения из обычной стратегии обработки сейсмических данных.
Описанные здесь один или более вариантов реализации настоящего изобретения могут уменьшать стоимость сбора и накопления полных сейсмических данных о поле упругих волн. Суточная стоимость использования отдельного источника с вертикальным направлением силы меньше стоимостей развертывания и источника с вертикальным направлением силы и источника с горизонтальным направлением силы для сбора и накопления эквивалентного объема данных. Кроме того, данные могут быть быстрее собраны и накоплены при развертывании одного источника на каждой позиции сейсмоисточника для создания полного набора данных о поле упругих волн вместо развертывания и источника с вертикаль
ным направлением силы и источника с горизонтальным направлением силы. Чем дольше подрядчик работает для сбора и накопления данных, тем больше их стоимость.
Описанные здесь один или более вариантов реализации настоящего изобретения могут обеспечить возможность сбора и накопления сейсмических данных о поле упругих волн в более широком диапазоне состояний поверхности, например, в болотах, низменностях, пересеченном горном ландшафте, густых лесах и в сельскохозяйственных районах. Источники с вертикальным направлением силы могут работать при большом разнообразии поверхностных ландшафтов. Например, взрывчатые материалы, закладываемые в шурфы, могут быть использованы в болотах, низменностях, густых лесах или в крутых горах, причем во всех этих местностях источники с горизонтальным направлением силы не могут быть развернуты вообще или могут быть развернуты с высокой стоимостью вследствие затрат на подготовку места развертывания. Вертикальные вибраторы могут быть развернуты в окультуренных и жилых зонах, не вызывая физических повреждений зданий и инфраструктуры.
Описанные здесь один или более вариантов реализации настоящего изобретения могут обеспечить более широкий выбор сейсмоисточников. Имеет место ограниченный выбор сейсмоисточников с горизонтальным направлением силы, таких как тяжелые, горизонтальные вибраторы или источники наклонного ударного действия. Общее количество горизонтальных вибраторов во всем мире невелико. Количество источников наклонного ударного действия еще меньше. Большее количество источников каждого такого типа может быть произведено при наличии спроса. Напротив, существуют сотни источников с вертикальным направлением силы. Доминирующие разновидности источников с вертикальным направлением силы представляют собой вертикальные вибраторы (сотни по всему миру) и взрывчатые материалы, закладываемые в шурфы (доступны везде).
Источников вертикального ударного воздействия немного, но они также могут быть произведены в большом количестве при наличии рыночного спроса. Для сбора и накопления данных о вертикальном сейсмическом профиле в удаленных районах (например, в экваториальных джунглях), пневматическая пушка, стреляющая в резервуар для бурового раствора, была бы подходящим источником с вертикальным направлением силы. Описанные здесь один или более вариантов реализации настоящего изобретения могут позволить геофизикам выбирать из большого набора источников с вертикальным направлением силы: вертикальные вибраторы, взрывчатые материалы, закладываемые в шурфы, источники вертикального ударного воздействия или пневматические пушки, стреляющие в резервуар для бурового раствора.
Волновые компоненты
Фиг. 1 иллюстрирует полный набор данных для многокомпонентного сейсмического волнового поля при его распространении в несоставной однородной Земле. Три независимых, с разным направлением вектора силы разновидности сейсмической волны распространяются в Земле: волна сжатия типа Р и две волны сдвиговых типов SV и SH (фиг. 1). Каждая волна проходит через Землю с различной скоростью и каждая волна деформирует Землю в различном направлении при своем распространении. Двуглавые стрелки 102 являются векторами колебательного смещения, указывающими на направление, в котором каждая волна смещает Землю.
Стрелки 104 указывают направление распространения волны. Сбор и накопление данных для многокомпонентных волн приводят к полному набору данных для поля упругих волн. Ориентации векторов смещения для волн типа Р, SV и SH относительно направления распространения каждой волны показаны на фиг. 1.
Скорости распространения волн сдвигового типа SH и SV могут быть отличны только на несколько процентов, но обе сдвиговые скорости (VS) значительно меньше скорости (VP) волн типа Р. Отношение скоростей VP/VS может быть отлично на порядок в зависимости от земной среды, от значения 50 или больше в глубоководных незатвердевших осадочных породах вблизи дна моря до значения 1,5 в сравнительно плотных, хорошо уплотненных скалистых породах.
На фиг. 2 показано взятое в качестве примера различие между волнами сдвиговых типов SH и SV. Волны сдвиговых типов SH и SV можно различить посредством построения изображения вертикальной плоскости, проходящей через позицию А источника и позицию В приемника. Смещение вектора для волны типа SV происходит в этой вертикальной плоскости, как обозначено стрелкой 202; смещение вектора для волны типа SH перпендикулярно к этой плоскости, как обозначено стрелкой 204. Эту вертикальную плоскость, проходящую через координаты позиции А источника и позиции В приемника и точку отражения С или D, образованную этой парой (источник-приемник), можно назвать сагиттальной плоскостью или плоскостью распространения.
Источники с горизонтальным направлением силы и возбуждением волн типа SH/SV
На фиг. 3 показан вид сверху полученных теоретически диаграмм направленности для волн типа SH и SV, образованных ортогональными источниками 302, 304 с горизонтальным смещением. Математические выражения, описывающие геометрическую форму диаграмм направленности для волн типа Р, SV и SH, образованных источниками сейсмических волн в изотропной Земле, описаны White (1983). При рассмотрении непосредственно сверху источника с горизонтальным смещением, волны типа SV и SH уходят от позиций 302, 304 источника в виде расширяющихся кругов или эллипсов. Для упрощения графи
ческого описания диаграммы направленности будут показаны в виде кругов. Поскольку интенсивность волны типа SV от источника 302, 304 с горизонтальным смещением превышает интенсивность волны типа SH, окружности интенсивности для волны типа SV нарисованы большими, чем окружности интенсивности для волны типа SH. Эти окружности показывают, на какие части пространства изображения воздействует каждая волна, и величину возбуждения волной, достигающей каждую координату изображения. Относительные размеры этих окружностей носят качественный характер и не предназначены быть точными в количественном смысле.
Вектор 306 смещения для источника с горизонтальным направлением силы, ориентированный в направлении Y (левая сторона фигуры), заставляет волны типа SV проходить в + Y и - Y направлениях, а волны типа SH проходить в + X и - X направлениях. Вектор 310 смещения для источника с горизонтальным направлением силы, ориентированный в направлении X (правая сторона фигуры), заставляет волны типа SV проходить в + X и - X направлениях, а волны типа SH проходить в + Y и - Y направлениях. При проведении линии от позиций 302, 304 источника таким образом, чтобы она пересекала одну из этих окружностей интенсивности, расстояние до точки пересечения определяет величину смещения для этой конкретной волны в азимутальном направлении этой линии. Ориентация векторов 308 и 312 колебательного смещения постоянна по пространству изображения, но величина векторов колебательного смещения для волн типа SH и SV претерпевает изменение с изменением азимута, как показано в виде окружностей интенсивности для волн типа SH и SV на фиг. 3.
Что касается фиг. 4, то поведение скоростей волн типа SH и SV, проходящих через слоистую Землю, было описано в статьях Levin, F., 1979, Сейсмические скорости в поперечно изотропных средах I (Seismic velocities in transversely isotropic media): Geophysics, 44, 918-936 и Levin, F., 1980, Сейсмические скорости в поперечно изотропных средах II: Geophysics, 45, 3-17. Слоистая Земля представляет собой горизонтально слоистые, трансверсально изотропные с вертикальной осью симметрии среды. Отметим, что при всех значениях угла наклона при выходе (кроме угла 402) волны типа SV и SH проходят с различными скоростями, причем волна типа SH имеет значительно большую скорость при небольших углах наклона при выходе (таких, как угол 404) из позиции 406 источника. Эта физика волн будет полезна при исследовании описанные ниже данных сейсмических испытаний.
Источники с вертикальным направлением силы и воздействие прямой волной типа S
Один тип источника, используемого при сборе и накоплении сейсмических данных для наземной области, прилагает силу вертикального смещения к Земле. Среди этих источников с вертикальным направлением силы имеют место вертикальные устройства возбуждения сейсмических колебаний посредством сбрасывания груза и ударные источники сейсмических сигналов, взрывчатые материалы, закладываемые в шурфы и вертикальные вибраторы. Такие источники традиционно рассматривают как источники только волн типа Р, но они также производят устойчивые волновые поля типа S.
На фиг. 5 в виде поперечных разрезов показан результат теоретического расчета, показывающий как энергия распределена между диаграммами направленности волн типа Р и волной сдвигового типа SV при приложении вертикальной силы к упругому полупространству 502 от источника с вертикальным направлением силы или источника вертикальных смещений. См. публикации Miller G., and Pursey H., 1954, Поле и радиационный импеданс механических радиаторов на свободной поверхности полубесконечного изотропного тела (The field and radiation impedance of mechanical radiators on the free surface of a semi- infinite isotropic solid): Proc. Royal Soc. London, Series A, v. 223, p. 521-541 и White, J.E., 1983, Подземный звук - приложения сейсмических волн (Underground sound- applications of seismic waves): Elsevier Science Publishers. Результаты расчетов показаны для двух различных значений коэффициента поперечного сжатия Земного слоя, причем первое изображение 500 относится к значению коэффициента поперечного сжатия, составляющему 0,44, а второе изображение 502 относится к значению коэффициента поперечного сжатия, составляющему 0,33. Это исследование сосредоточено только на объемных волнах и игнорирует энергию, проходящую в горизонтальном направлении вдоль границы раздела между Землей и воздухом. Полукруги указывают на относительную интенсивность волны. Радиальные линии определяют угол наклона при выходе относительно вертикали. В каждой модели образовано больше энергии волн типа SV, чем энергии волн типа Р.
Приведенные на фиг. 5 расчеты показывают, что источник 504 с вертикальным направлением силы производит больше энергии 506 волны типа SV, чем энергии 508 волны типа Р, и что при углах наклона при выходе, составляющих 20 градусов и больше, эта прямая волна типа SV значительно интенсивнее волны типа Р. Эта определенная разновидность волны типа SV может не приводить к устойчивому возбуждению геологических слоев, расположенных непосредственно ниже позиции источника; тогда как волна типа Р приводит к такому возбуждению. Для использования прямой волны типа SV, образованной наземными источниками с вертикальным смещением, две особенности могут быть реализованы в системах получения и накопления данных. Во-первых, используют трехкомпонентные (3С) сейсмоисточники, а не однокомпонентные сейсмоисточники. Во-вторых, используют увеличенные времена регистрации для приспособления к более медленной скорости распространения нисходящей и восходящей прямых волн типа SV. Например, времена регистрации для волн типа Р, составляющие от четырех секунд до шести секунд, могут быть увеличены по меньшей мере до восьми секунд или по меньшей мере до 12 с.
Времена регистрации при больших значениях смещения между источником и приемником могут быть по меньшей мере в три раза или по меньшей мере в четыре раза больше вертикального времени пробега до самой глубокого объекта разведки. Обычные сейсмические системы получения и накопления данных могут быть приспособлены к большим временам получения и накопления данных, необходимым для получения изображения глубоких объектов разведки на позициях приемника с большим смещением. Схема обработки в пределах системы получения и накопления данных может быть выполнена с возможностью управления сейсмоприемниками или другими приемниками или датчиками для прослушивания или регистрации полученных сейсмических данных в течение, по меньшей мере, минимального времени регистрации.
Определенный способ иллюстрации волны типа Р и прямой волны типа SV, образованных источником с вертикальным смещением, состоит в исследовании его нисходящего волнового поля посредством использования данных о вертикальном сейсмическом профиле. На фиг. 7А показан один пример данных о вертикальном сейсмическом профиле, собранных и накопленных в бассейне Делавэр в штате Нью-Мексико посредством вертикального вибратора, использованного в качестве источника. Отмеченная значком SV нисходящая волна не представляет собой трубную волну, поскольку ее скорость распространения приблизительно равна 2400 м/с (8000 футов/с), что почти в два раза больше скорости проходящей в текучей среде трубной волны. Нисходящие сейсмические импульсы типа Р и SV, образованные непосредственно в точке, где этот вибратор прилагает вертикальную силу к поверхности Земли, помечены с показом возврата к расположенной на поверхности позиции 700 источника, чтобы показать, что волна типа SV образована непосредственно в источнике. Отсутствие данных для самых верхних 3000 футов пласта оставляет некоторое сомнение о месте образования нисходящей волны типа SV, и поэтому на фиг. 7В показан второй пример данных о вертикальном сейсмическом профиле, полученных посредством вертикального вибратора в скважине в Южном Техасе. И снова этот источник с вертикальным смещением создает устойчивое поле прямой волны типа SV в дополнение к обычному волновому полю типа Р. В этом примере нисходящая волн типа SV может быть с уверенностью прослежена в направлении назад к позиции источника на поверхности Земли. В случае фиг. 7В источник был сдвинут только на 100 футов от скважины, измеряющей вертикальный сейсмический профиль. Верхняя диаграмма показывает отклик вертикального сейсмоприемника. Нижняя диаграмма показывает отклик горизонтального сейсмоприем-ника.
Приведенные на фиг. 7А и 7В примеры данных о вертикальном сейсмическом профиле показывают, что вертикальный вибратор представляет собой эффективный производитель прямой волны типа SV и образует волну типа SV-SV, которая может быть использована. Срабатывание взрывчатки также прилагает силу вертикального смещения к Земле и создает прямую волну типа SV.
Волна типа SV, демонстрируемая данными на фиг. 7А и 7В, образована в той же координате Земли, что и волна типа Р, и представляет собой прямую волну типа SV, выработанную источником. В этом месте среда распространения обладает необычно низкими значениями скоростей VP и VS. Волна типа SV образует большое количество восходящих отраженных волн типа SV, которые заметны в этих сырых, необработанных данных.
Термин "SV" был использован выше для описания волны типа S. Однако, как будет видно ниже, термин "SV" должен быть заменен более коротким термином "S", означающим, что излученная энергия волны типа S может быть и типа SV и типа SH при рассмотрении волны в трехмерном контексте, а не в виде отдельного вертикального профиля.
Для иллюстрации положения, что волна типа S, образованная источником с вертикальным направлением силы, содержит и компоненту типа SV и компоненту типа SH, диаграмма направленности, показанная в правой части фиг. 5, преобразована в трехмерный объект и показана в качестве фиг. 6А и 6В. Для простоты понимания трехмерная диаграмма направленности упрощена так, чтобы содержать только основной S-лепесток 512, 514, показанный на фиг. 5. И компонента 516 волны типа Р и меньший вторичный S-лепесток 518, видные на фиг. 5, опущены. Диаграмма далее изменена посредством удаления 90-градусной секции 602, что позволяет лучше рассмотреть трехмерную геометрию, посредством которой энергия волны типа S распространяется с удалением от позиции источника с вертикальным направлением силы.
На фиг. 6А плоскости и вектора смещения для волн типа SV и SH показаны относительно позиции RA приемника. На фиг. 6В плоскости и вектора смещения для волн типа SV и SH показаны относительно позиции RB приемника. Эти две произвольные позиции RA И RB приемника, отстоящие друг от друга по азимуту на 90 градусов, размещены на поверхности Земли вокруг позиции источника с вертикальным направлением силы, где развернут источник с вертикальным направлением силы. Показаны виды под наклоном и виды сверху для вертикальной плоскости, проходящей через позицию источника и каждую позицию приемника. Как описано для фиг. 2, эта плоскость (источник-приемник) представляет собой плоскость типа SV для каждой позиции приемника. Для каждого приемника также показана плоскость типа SH, перпендикулярная каждой плоскости типа SV. Плоскость типа SH для приемника RA представляет собой плоскость типа SV для приемника RB, И наоборот, плоскость типа SH для приемника RB представляет собой плоскость типа SV для приемника RA. Независимо от того, где позиция приемника раз
мещена в азимутальном пространстве с удалением от позиции источника с вертикальным направлением силы, и волны типа SV и волны типа SH будут распространяться по направлению к этой позиции. При сборе и накоплении данных при использовании источника с вертикальным направлением силы информация о волне сдвига типа SH доступна таким же образом, как и информация о волне сдвига типа SV.
Полевое испытание
Лаборатория разведочной геофизики в Бюро прикладной геологии инициировала программу полевых испытаний для определения геометрических форм и относительных интенсивностей волны сжатия (Р) и волны сдвига (S), образованных разными сейсмоисточниками. Первая программа испытаний была выполнена на испытательной площадке Devine, принадлежащей Университету штата Техас в Остине и управляемой исследователями из Лаборатории разведочной геофизики. Источники, развернутые для этих первоначальных испытаний, представляли собой: 1-килограммовый пакет взрывчатого материала, размещенный на глубине 20 футов, горизонтальный вибратор, вертикальный вибратор, и ускоренный вес, падающий на Землю вертикально и под углами наклона.
Геометрия (источник-приемник)
На фиг. 8 показана геометрия (источник-приемник). Геометрия (источник-приемник), использованная для оценки диаграмм направленности источников волн типа Р и S, комбинирует испытания с горизонтальной волной (использующие только горизонтальный массив приемников) и испытания с вертикальной волной (использующие только вертикальный массив приемников), как описано в статьях Hard-age, В.А., 2009, Испытания с горизонтальной волной (Horizontal wave testing): AAPG Explorer, v. 30, № 12, p. 26-27 и Hardage B.A. 2010, Испытания с вертикальной волной (Vertical wave testing): AAPG Explorer, v. 31, № 1, p. 32-33. Состоящий из 24 позиций вертикальный массив трехкомпонентных сейсмо-приемников был развернут в выбранной испытательной скважине, причем позиции приемников охватывали интервал глубин от 500 до 1632 футов (фиг. 8). Трехкомпонентные сейсмоисточники были выполнены с возможностью сбора и накопления всех трех компонент полностью упругой волны. Несколько состоящих из 25 позиций горизонтальных массивов трехкомпонентных датчиков, размещенных на расстоянии 10 футов друг от друга, охватывают диапазон значений сдвига от 0 до 250 футов непосредственно рядом со скважиной приемников. Позиции источников были сдвинуты от скважины с интервалами в 250 футов, то есть, на линейный размер горизонтальных массивов поверхностных приемников.
Вертикальная апертура
На фиг. 9 показана аппроксимация диапазона апертур, созданного геометрией (источник-приемник). Нисходящие волны типов Р и S были зарегистрированы по широкой апертуре углов наклона к вертикали при выходе (от 14 градусов до 81 градусов в этом примере) из поверхностных позиций источников для определения геометрической формы диаграмм направленности волн типа Р и S в разрезе. Самый малый угол наклона при выходе образует данные, созданные в позиции 9 источника (сдвиг 1920 футов) и зарегистрированные в скважинной позиции 24 приемника (глубина 500 футов). Самый крутой угол наклона при выходе получен для позиции 2 источника (сдвиг 250 футов) и скважинной позиции 1 приемника (глубина 1632 футов). Первая аппроксимация апертурного объема, созданного геометрией (источник-приемник), может быть создана посредством предположения о прямолинейных сейсмических лучах при распространении от источника к скважинному приемнику, что дает результат, показанный на фиг. 9. При реальном распространении волны сейсмические лучи изогнуты, что следует из преломления на границах раздела между слоями, характеризуемыми разными скоростями распространения. Преломление (искривление) сейсмических лучей происходит при их переходе из слоя Земли со скоростью распространения V1 в слой со скоростью распространения V2. Кривизна сейсмического луча может быть рассчитана при известной дифференциации слоев по скорости распространения. Предположение о прямолинейности сейсмического луча использовано для объяснения принципов, описанных со ссылками на фиг. 9.
Преобразование данных о вертикальном сейсмическом профиле в данные о виде волны
В вертикальной скважине азимутальные ориентации X, Y горизонтальных сейсмоприемников, развернутых посредством скрученного кабеля, отличны для каждой скважинной позиции вследствие кручения модуля приемника. В результате сдвиги фаз и изменения амплитуды, вводимые в данные посредством изменений ориентации приемника от позиции к позиции, не обеспечивают возможности распознавания отдельных вступлений волны или определенных типов волн, в частности, вступлений волны типа S, которые имеют тенденцию доминировать над откликами горизонтальных датчиков. В этом случае приемники математически ориентированы на конкретные значения азимута и наклона для определения нисходящих и восходящих волн типов Р и S.
На фиг. 10 показано графическое описание преобразования приемников из пространства данных X, Y, Z в пространство данных для волн типов Р, SV, SH. Преобразования приемников буровой скважины от ориентации на месте (X, Y, Z) к пространству данных, где приемники ориентированы для выделения вступлений волн типов Р, SV и SH, были осуществлены в технологии получения вертикального сейсмического профиля. DiSiena, J.P., Gaiser, J.E., and Corrigan, D., 1981, Трехкомпонентные вертикальные сейсмические профили - ориентация горизонтальных компонентов для анализа сдвиговой волны (Three-component vertical seismic profiles - orientation of horizontal components for shear wave analysis): Tech. Paper
S5. 4, p. 1990-2011, 51st Annual Meeting of Society of Exploration Geophysicists. Hardage, B.A., 1983, Вертикальное сейсмическое профилирование, Часть А, принципы (Vertical seismic profiling, Part A, principles): Geophysical Press, 450 страниц (Метод поляризации вертикального сейсмического профиля для определения расположения отражателей, страницы 307 - 315). Примеры этой процедуры ориентации приемника, примененные к источникам типа вертикального соударения, заложенного в шурф взрывчатого материала и вертикального вибратора в выбранных позициях источника, показаны на фиг. 11, 12 и 13, соответственно. Окна данных, охватывающие диапазон в 100 миллисекунд немедленно после начала прихода интерпретируемой прямой волны типа Р, были использованы для определения углов азимута и наклона (c) и Ф (фиг. 10) при каждой позиции приемника.
Фиг. 10 иллюстрирует двухшаговый поворот координатных осей для определения направляющих углов от подземного приемника к размещенному на поверхности сейсмоисточнику. При опускании трех-компонентного датчика на несколько сот футов вниз по скважине азимутальные ориентации горизонтальных датчиков не известны, поскольку пакет выполняет поворот на закрученном проводном кабеле, используемом для развертывания. Как следствие, происходит смешивание волн типов Р, SH и SV в отклике каждого датчика, поскольку датчики не ориентированы в направлениях колебательных смещений для волн типов Р, SV и SH. Следовательно, каждый подземный приемник математически ориентирован так, чтобы один датчик указывал непосредственно вдоль сейсмического луча нисходящей бегущей волны типа Р от поверхностного источника. После выполнения такого поворота датчик, указывающий на источник, преобладающе определен данными для волны типа Р, второй датчик, размещенный в той же самой вертикальной плоскости, что и датчик для волны типа Р (эта вертикальная плоскость проходит через источник и позиции приемника) преобладающе определен волной типа SV, а третий датчик (перпендикулярный к этой вертикальной плоскости) преобладающе определен волной типа SH. Два угла (угол (c) горизонтального поворота и угол Ф вертикального поворота) должны быть определены для выполнения этой ориентации датчика.
Для определения угол (c) горизонтального азимута (фиг. 10), данные исследуют в кратковременном окне, охватывающем только первое прибытие нисходящей волны типа Р от источника. Только отклики двух горизонтальных датчиков (X и Y) исследуют на этом первом шаге поворота. Данные, собранные и накопленные датчиками X и Y, математически преобразуют в отклики, которые наблюдались бы при выполнении поворота этих двух ортогональных датчиков к новым координатным осям, которые последовательно принимают приращение на один градус азимутального угла. Этот поворот выполняют 180 раз, чтобы создать отклики датчика, обеспечивающие возможность осям датчика проходить по азимутальному диапазону в 180°, начиная от неизвестного значения азимута, на который фактически указывают датчики. При размещении датчика X в вертикальной плоскости, проходящей через приемник и источник, отклик Х-датчика будет максимальным, а отклик Y-датчика будет минимальным. При нахождении этого максимального Х-отклика и минимального Y-отклика угол между осями датчика на месте и желательными повернутыми осями, выделяющими волны типа Р, SV и SH, равен (c).
Для определения угла Ф наклона (фиг. 10) отклики датчика после преобразования данных к координатным осям, ориентированным при азимуте (c), затем исследуют в коротком окне данных, охватывающем только первое прибытие нисходящей волны типа Р, как определено в этом новом пространстве данных-координат. Данные от одного датчика Z (вертикального) и от нового Х-датчика, которые повернуты в вертикальную плоскость (источник-приемник), использованы при этом втором повороте. При этом втором повороте осей эти два отклика датчиков математически преобразуют к откликам, которые наблюдались бы при наклоне этих двух датчиков с последовательных увеличением наклона на один градус в диапазоне значений угла наклона в 90 градусов. Когда приемник Z указывает в направлении первого прибытия приходящей волны типа Р, его отклик будет максимальным, а отклик сопутствующего датчика в той же самой вертикальной плоскости (новый повернутый и наклоненный X датчик) будет минимальным. При нахождении этого условия будет определен угол Ф.
Данные, преобразованные к этой второй системе координат, определенной азимутальным поворотом (c) и углом Ф наклона, обладают оптимальным разделением волн типа Р, SV и SH, причем данные о волнах типа Р, SV, SH представляют собой доминирующие данные для претерпевших поворот и наклон Z, X, и Y датчиков, соответственно.
Что касается фиг. 11, то диаграммы 1100, 1102 и 1104 показывают X, Y, Z данные, собранные на испытательной площадке Devine при использовании вертикального массива приемников, когда источник вертикального ударного воздействия был размещен на позиции 9 источника со сдвигом в 1920 футов от массива приемников. Диаграммы 1106, 1108 и 1110 показывают те же самые данные после поворота к пространству данных о волнах типа Р, SV, SH. Никакие вступления волны типа Р или типа SV не имеют место на панели данных типа SH. Поскольку смещение типа SH ортогонально к смещениям типа Р и SV, отсутствие вступлений волны типа Р и SV определяет данные о волне типа SH. Вступления волны типа SV, имеющие место на панели данных о волне типа Р, такое как вступление волны, показанное на диаграмме 1112, представляют собой нисходящую волну с конверсией от волны типа Р к волне типа S V. Нисходящие волны с конверсией волны типа Р в волну типа S V вызваны только падением волны типа Р
не по нормали к поверхности раздела с контрастом акустического импеданса. Волны типов Р и SV свободно выполняют обмен энергией при отражении и преломлении на поверхностях раздела, поскольку векторы смещения этих двух волн расположены в одной и той же вертикальной плоскости. Ни волна типа Р, ни волна типа SV не способны преобразовать энергию в волну типа SH, и наоборот, волна типа SH не может преобразовать энергию в волну типа Р или волну типа SV, поскольку смещение волны типа SH ортогонально к вертикальной плоскости, в которой происходит распространение волн типа Р и SV. Для подтверждения того, что панель данных представляет собой панель для волны типа SH, мы ищем доказательство присутствия вступлений волн типа Р и SV, включенных в панель данных. Если никакие вступления волн типа Р или SV не могут быть идентифицированы, волна, по определению, представляет собой чистую волну типа SH. Следует отметить, что при небольших углах наклона при выходе (верхние 4 или 5 позиций приемника), волны типа SH идут быстрее волн типа SV, как было предсказано Levin (1979, 1980) в вышеупомянутых публикациях и измерено Robertson, J.D. and D.Corrigan 1983, Диаграммы направленности вибратора сдвиговой волны в приповерхностном сланце: Geophysics, 48, 19-26.
Волны типа SV, произведенные непосредственно в источнике, означают, что волны типа SV произведены точно в том месте, где вертикальная сила приложена к Земле. Поверхность раздела с контрастом акустического импеданса не должна иметь место вблизи источника, что может приводить к появлению волны типа SV. Волна типа SV будет распространяться с удалением от источника с вертикальным направлением силы даже в толстой однородной среде, в которой отсутствуют поверхности раздела.
Напротив, преобразования волны типа Р в волну типа SV имеют место только на поверхностях раздела с контрастом акустического импеданса. В любом случае при достижении волнами типа Р поверхности раздела под любым углом падения, отличным от 0 градусов (по нормали к поверхности раздела), некоторая часть энергии падающих волн типа Р переходит в отраженную и преломленную волны типа Р, а некоторая часть переходит в отраженную и преломленную волны типа SV. Таким образом преобразование волны типа Р в волну типа SV происходит при координатах границ раздела, отдаленных от источника, а не непосредственно в точке сейсмоисточника. Преобразование в волну типа SV требует выполнения двух условий: 1) имеет место поверхность раздела с контрастом акустического импеданса, и 2) сейсмический луч волн типа Р достигает этой поверхности раздела под углом, не перпендикулярным поверхности раздела. При равенстве угла падения 0 градусов (сейсмический луч перпендикулярен к поверхности раздела), коэффициент преобразования волны типа Р в волну типа SV равен нулю. Для других углов падения коэффициент преобразования P-SV отличен от нуля.
Что касается фиг. 12, то диаграммы 1200, 1202 и 1204 показывают реальные X, Y, Z данные, собранные на испытательной площадке Devine при использовании вертикального массива приемников, когда источник в виде заложенного в шурф взрывчатого материала был размещен на позиции 5 источника со сдвигом в 1250 футов от массива приемников. Диаграммы 1206, 1208 и 1210 показывают те же самые данные после поворота к пространству данных о волнах типа Р, SV, SH. Никакие вступления волн типа Р или типа SV не имеют место на панели данных о волнах типа SH. Вступления волны типа SV, имеющие место на панели данных о волнах типа Р, слабее вступлений волны при источнике вертикального ударного воздействия, возможно, из-за более точных значений углов поворота приемника. Следует отметить, что при небольших углах наклона при выходе (верхние 4 или 5 позиций приемника) волны типа SH идут быстрее волн типа SV, как было предсказано Levin (1979, 1980) в вышеупомянутых публикациях и измерено Robertson J.D. and D.Corrigan (1983) в вышеупомянутых публикациях.
Что касается фиг. 13, то диаграммы 1300, 1302 и 1304 показывают реальные X, Y, Z данные, собранные на испытательной площадке Devine при использовании вертикального массива приемников, когда источник в виде вертикального вибратора был размещен на позиции 6 источника со сдвигом в 1500 футов от массива приемников. Диаграммы 1306, 1308 и 1310 показывают те же самые данные после поворота к пространству данных волн типа Р, SV, SH. Никакие вступления волн типа Р или типа SV не имеют место на панели данных SH. Измерения, проведенные под малыми углами наклона при выходе, дают большие значения амплитуд, чем измерения, проведенные для источников вертикального ударного воздействия и в виде взрывчатого материала (фиг. 11 и 12).
Постоянный коэффициент увеличения графика применен к каждой панели данных на каждой из фиг. 11-13. Таким образом, в пределах отдельных фигур амплитуды волн типа Р, SV и SH могут быть сравнены визуально для вывода об относительных энергетических уровнях волн типа Р и S. Такие сопоставления подтверждают, что волны типов SV и SH, уходящие далеко от источника с вертикальным направлением силы, имеют амплитуды, большие амплитуды соответствующей волны типа Р. Коэффициенты усиления при отображении данных отличны для каждого источника и, таким образом, амплитуды волн типа Р и S, образованных взрывчатыми материалами, не могут быть визуально сравнены с амплитудами волн типа Р и S, образованных источниками вертикального ударного воздействия или в виде вертикального вибратора.
Согласно теории данные о волне типа SH не показывают преобразования или в волну типа Р или в волну типа SV при распространении упругого волнового поля через слоистую Землю, и наоборот, не происходит преобразования волн типа Р и SV в волны типа SH. Никакая панель данных для волны типа SH не содержит вступлений волны типа Р или типа SV, что указывает на должное разделение волновых
полей, показанное на фиг. 11-13. Теория также указывает значение энергии, свободно обмениваемой между волной типа Р и волной типа SV при их распространении через слоистые среды. Все панели данных для волны типа SV на фиг. 11-13 показывают события 1114, 1214 и 1314 преобразования волны типа Р в волну типа SV, что снова указывает на правильную волновую физику. Хотя незначительное количество энергии волны типа SV осталось на панелях данных для волн типа Р, мы полагаем, что наше разделение на типы волн достаточно точно для установления основного принципа, что оба типа (SH и SV) волн сдвига произведены источником с вертикальным направлением силы в дополнение к ожидаемой волне типа Р.
Другое доказательство, подтверждающее что волны типа S, показанные на фиг. 11-13, представляют собой волны типа SV и SH, состоит в том, что волновой фронт, обозначенный как SH, при небольших значениях (около горизонтали) углов наклона при выходе распространяется быстрее волнового фронта, обозначенного как SV. Эта отличительная особенность в скоростном поведении волн типа SH и SV подчеркнута теорией, разработанной Levin (фиг. 4). Разница в скоростях распространения волн типа SH и SV лучше всего видна при сопоставлении времен прибытия волновых фронтов волн типа S на фиг. 11 и 12 для неглубоких приемников, размещенных в диапазоне глубин от 500 до 700 футов.
Обработка данных
Существует разница между векторами смещения волны типа S от источника, произведенными источниками с вертикальным направлением силы и обычными источниками с горизонтальным направлением силы. Вектор смещения волны типа S, приложенный к Земле источником с горизонтальным направлением силы, показан на фиг. 3. Это смещение ориентировано в фиксированном азимутальном направлении (например, обозначенном стрелкой 306), и все смещения Земли вокруг точки приложения направлены в том же самом направлении (например, как обозначено стрелками 308), как и направление приложенной силы. Напротив, S-смещение, созданное источником с вертикальным направлением силы, направлено в каждом азимутальном направлении вокруг его точки приложения, и соответствующие векторы смещения Земли аналогичным образом направлены во всех азимутальных направлениях от позиции источника (см. фиг. 6). Результат, видимый в данных по сейсмическому отражению, состоит в том, что данные для волны типа S, образованной дипольным источником (фиг. 3), имеют одинаковую поляризацию в каждом азимутальном квадранте, окружающем позицию источника, но данные для волны типа S, образованной источником с вертикальным направлением силы, имеют различные поляризации при рассмотрении в азимутальных направлениях, отличных друг от друга на 180°.
Применяемые в сейсмической разведке стратегии обработки данных для волны типа S основаны на предположении, что поляризация данных постоянна во всем пространстве сейсмического изображения. Таким образом, поляризации данных для волны типа S, собранных и накопленных при использовании источника с вертикальным направлением силы, может быть отрегулирована так, чтобы быть похожей на данные с постоянной поляризацией, произведенные дипольным источником, посредством регулирования поляризации данных.
Со ссылками на фиг. 14 будет описана последовательность операций при регулировании поляризации данных. На фиг. 14 показан вид сверху источника с вертикальным направлением силы, размещенного в трехмерной сетке 1400 получения и накопления сейсмических данных. По сейсмической терминологии направление, вдоль которого развернуты приемные линии, названо направлением "вдоль линии наблюдения", а направление, вдоль которого ориентированы линии источников, названо направлением "поперек линии наблюдения". В большинстве трехмерных конструкций сбора и накопления сейсмических данных направления "вдоль линии наблюдения" и "поперек линии наблюдения" перпендикулярны друг другу.
Азимутальное направление положительной поляризации в направлениях "поперек линии наблюдения" и "вдоль линии наблюдения" произвольно. Однако, после того как лицо, проводящее обработку данных, выбирает определенные направления "вдоль линии наблюдения" и "поперек линии наблюдения", как обладающие положительными полярностями, оно автоматически разделяет сейсмическое пространство изображения для направлений "вдоль линии наблюдения" и "поперек линии наблюдения" вокруг позиции источника с вертикальным направлением силы на две области поляризации, а именно на область с положительной поляризацией и область с отрицательной поляризацией. На фиг. 14 отражен принцип обращения поляризации данных, примененный к данным для источника с вертикальным направлением силы для получения данных о волне типа S с постоянной поляризацией по пространству сейсмического изображения. Показана взятая в качестве примера трехмерная геометрия сбора и накопления данных, названная ортогональной геометрией, в которой линия источников и линии приемников перпендикулярны друг другу.
Позиция с вертикальным направлением силы представляет собой позицию на одной линии источников. Направление положительной поляризации выбрано (произвольно) для обоих направлений "поперек линии наблюдения" (линия источников) и "вдоль линии наблюдения" (линия приемников). Этот выбор разделяет пространство сейсмического изображения на две области: область положительной поляризации и область отрицательной поляризации.
Пример реальных данных для этого принципа поляризации данных показан на фиг. 15 и 16. Эти
трехмерные сейсмические данные были собраны и накоплены посредством использования вертикального вибратора. Показана сетка сбора и накопления данных между каждой парой панелей данных для определения положения фиксированной позиции источника и различных позиций приемников, где были зарегистрированы данные, образованные этим источником с вертикальным направлением силы. Присвоенные сетке положительные направления "вдоль линии наблюдения" (IL) и "поперек линии наблюдения" (XL) обозначены для каждой позиции приемника. Размещенная слева запись способом отклонений показывает поляризацию зарегистрированных данных. Размещенная справа запись способом отклонений показывает данные, полученные после применения обращения поляризации так, как описано на фиг. 14. После таких операций обращения поляризации все данные имеют совместимую поляризацию по всему пространству сейсмического изображения и могут быть обработаны посредством стандартного сейсмического программного обеспечения.
Обработка данных для волн типа SV и SH, образованных непосредственно в точке приложения источника с вертикальным направлением силы, отлична от обработки данных для преобразованной волны типа SV. При использовании данных о прямой волне от источника данные о поляризации претерпевают обращение в области с отрицательным сдвигом, и после выполнения этой поправки о поляризации данных данные в двух областях сдвига обрабатывают как один набор данных, а не как два отдельных набора данных. Данные о прямой волне типа S от источника могут быть обработаны посредством стратегий общей глубинной точки; тогда как данные о волне типа P-SV обрабатывают посредством стратегий общей точки обмена. Анализ данных относительно скорости распространения проводят по-разному в этих двух областях обработки данных, области общей глубинной точки и области общей точки обмена.
На фиг. 15 показан первый пример поляризации сейсмических данных с вертикальным направлением силы, зарегистрированных в азимутальных направлениях, отличных на 180° на удалении от позиции источника (слева). Справа на фиг. 15 показан результат обращения поляризации в области отрицательной поляризации, предназначенной для преобразования данных о источнике с вертикальным направлением силы в данные о дипольном источнике с постоянной поляризацией.
На фиг. 16 показан второй пример поляризации сейсмических данных с вертикальным направлением силы, зарегистрированных в азимутальных направлениях, отличных на 180° на удалении от позиции источника (слева). Справа на фиг. 16 показан результат обращения поляризации в области отрицательной поляризации, предназначенной для преобразования данных о источнике с вертикальным направлением силы в данные о дипольном источнике с постоянной поляризацией.
Хотя данные для источника с вертикальным направлением силы не дают те же самые поляризации данных для волны типа S, как обычные источники с горизонтальным направлением силы, обращение поляризации данных, введение поправок, инверсий или регулировок в соответствующих частях пространства сейсмического изображения преобразуют поляризации при вертикальном направлении силы в поляризации при горизонтальном направлении силы. После введения этих регулировок поляризации данные для источника с вертикальным направлением силы могут быть обработаны, как данные для источника с горизонтальным направлением силы при использовании известных алгоритмов.
Полученные результаты
Данные испытаний, проведенных Лабораторией разведочной геофизики, показывают, что источники с вертикальным направлением силы, обычно рассматриваемые как источники волн типа Р, непосредственно в месте приложения силы производят больше энергии волны типа S, чем энергии волн типа Р. В одном примере реализации настоящего изобретения энергия волны типа S произведена непосредственно в точке приложения силы источника, а не посредством преобразования волны типа Р в волну типа SV на подземных поверхностях раздела.
Кроме того, полевые испытания показывают, что источники с вертикальным направлением силы образуют высокоэнергетическую высококачественную волну типа SH непосредственно на позиции источника в дополнение к волне типа SV. Это утверждение подтверждено тем, что
волна, предполагаемая быть волной типа SH, дает смещение Земли, перпендикулярное волне типа
SV, и
имеет скорость большую, чем у волны типа SV при малых значениях угла наклона при выходе.
Таким образом, программа испытаний источников, проведенная Лабораторией разведочной геофизики, дает свидетельства тому, что полный набор (волны типа Р, SV, SH) данных для упругого волнового поля может быть собран и накоплен посредством использования источников с вертикальным направлением силы.
Существование данных о присутствии волны типа SV непосредственно на позиции источника может быть противопоставлено данным о волне типа SV, которая получена на поверхностях раздела контрастного импеданса внутри Земли посредством преобразования волн типа Р в волну типа SV некоторыми слоями среды ниже поверхности Земли, которые могут быть упомянуты как "вблизи источника". Существуют лишь два способа создания волны сдвигового типа SV: 1) использование источника, образующего смещение типа SV непосредственно на позиции источника, или 2) использование источника, образующего устойчивую волну типа Р, и применение преобразованных волн типа SV, которые производит
волна типа Р при ее падении на поверхность раздела под любым углом падения, отличным от 0 градусов.
Как объяснено выше, свидетельства наличия волны типа SH имеют место в данных, образованных тремя общими типами источников с вертикальным направлением силы (вертикальный вибратор, источник вертикального ударного воздействия, взрывчатый материал, закладываемый в шурф), что означает, что смещение типа SH происходит непосредственно в той точке, где источник с вертикальным направлением силы прилагает свой вектор силы к Земле.
Получение, накопление и обработка данных
Со ссылками на фиг. 17 будут описаны диаграмма системы 1700 сбора, накопления и обработки данных и способ сбора, накопления и обработки полного набора данных для упругой формы волны, создаваемой источником с вертикальным направлением силы, при использовании размещенных на поверхности датчиков. Сейсмоисточник 1702 с вертикальным направлением силы расположен на, рядом или внутри мелкого углубления на поверхности 1704 Земли. Источник 1702 выполнен с возможностью приложения вертикальной силы к поверхности 1704 для создания сейсмических волн в среде 1706 Земли. Источник 1702 может представлять собой вертикальный вибратор, взрывчатый материал, заложенный в шурф, источник вертикального ударного воздействия, пневматическую пушку, вертикальное устройство возбуждения сейсмических колебаний посредством сбрасывания груза или ударный генератор сейсмических сигналов, и/или другие источники с вертикальным направлением силы. В этом примере источник 1702 с вертикальным направлением силы образует волну сжатия типа Р и обе фундаментальные волны сдвига (типов SH и SV) в Земле 1706 непосредственно в точке приложения 1708 силы источника с вертикальным направлением силы. В этом варианте реализации настоящего изобретения по меньшей мере некоторые из волн сдвига типов SH и SV образованы в источнике 1702, а не посредством подземной конверсии, вызванной частями среды 1706 Земли. Волны с разбросом по частоте могут быть выполнены посредством развертки по частоте или в виде одного широкополосного импульса. Источник с вертикальным направлением силы может быть использован без каких-либо источников с горизонтальным направлением силы.
Сейсмический датчик 1710 размещен вдоль поверхности Земли, что может означать расположение на поверхности Земли 1704, рядом с ней или внутри выемки на ее поверхности. Например, в одном варианте реализации настоящего изобретения мелкие шпуры могут быть пробурены и датчики 1710 развернуты в этих шпурах, чтобы избегать воздействия шума ветра, шума, создаваемого ливневыми дождями и т.д. Датчик 1710 выполнен с возможностью обнаружения или распознавания типов восходящих волн, отраженных от подземных секторов, формаций, объектов разведки и т.д. В этом варианте реализации настоящего изобретения датчик 1710 представляет собой многокомпонентный сейсмоисточник, наприме, сейсмоисточник с тремя компонентами, выполненный с возможностью распознавания волн сжатия типа Р и обеих фундаментальных волн сдвига (типов SH и SV). Как показано на фиг. 1-14, различные массивы и конфигурации источников 1702 и датчиков 1710 могут быть выполнены в различных вариантах реализации. Например, двумерные или трехмерные группы сбора и накопления данных могут быть развернуты по поверхности Земли 1704. В качестве другого примера некоторое количество источников 1702 (например, по меньшей мере два, по меньшей мере пять, по меньшей мере десять и т.д.) может быть расположено вдоль линии и выполнено с возможностью передачи сейсмических волн вместе или одновременно. Получение вертикального сейсмического профиля может быть использовано в одном варианте реализации настоящего изобретения. В альтернативном варианте реализации настоящего изобретения может быть использована обратная конфигурация вертикального сейсмического профиля, в которой один или более источников расположены в шпуре или скважине и один датчик или приемник или большее количество трехкомпонентных датчиков или приемников расположены вдоль поверхности Земли. В другом альтернативном варианте реализации настоящего изобретения может быть использована межскважинная конфигурация, в которой источники расположены в одной скважине или одном шпуре, а трехкомпо-нентные приемники или датчики расположены в другой скважине или другом шпуре. Источник в шпуре может представлять собой блокированный стенкой механический вибратор в заполненной воздухом или заполненной текучей средой скважине, или пневматическую пушку, гидропушку или высокоэнергетический пьезокерамический преобразователь, свободно подвешенный в столбе текучей среды, или другой источник.
Сейсмическая система 1712 регистрации выполнена с возможностью получения сейсмических данных, измеренных датчиком(ами) 1710, посредством проводной или беспроводной линии связи и занесения данных в базу данных. Система 1712 может содержать любой тип вычислительного устройства. Система 1712 может выполнена с возможностью сбора и накопления и/или обработки полученных данных. Например, обработка может включать обращение поляризации, как ранее описано, операции обработки по фиг. 18 ниже, или использование других алгоритмов обработки сейсмических данных.
Цифровое устройство 1714 вывода может быть соединено с системой 1712 или данные могут быть переданы устройству 1714 от системы 1712 посредством любой из множества технологий, таких как проводная или беспроводная сеть, устройство памяти и т.д. Устройство 1714 может содержать одно устройство или большее количество устройств типа дисплея, принтера, акустической системы и/или других устройств вывода.
Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения система 1712 может выполнена с возможностью сбора или захвата данных о волнах типа SH-SH от размещенных на поверхности датчиков. Согласно другому варианту реализации настоящего изобретения система 1712 может выполнена с возможностью сбора и накопления данных о волнах типа SV и SH посредством размещенных на поверхности датчиков.
Со ссылками на фиг. 18 будут описаны диаграмма системы 1800 сбора, накопления и обработки данных и способ сбора, накопления и обработки полного набора данных для упругой формы волны, создаваемой источником с вертикальным направлением силы, при использовании подповерхностных датчиков. Сейсмоисточник 1802 с вертикальным направлением силы расположен на, рядом или внутри мелкого углубления на поверхности 1804 Земли. Источник 1802 выполнен с возможностью передачи вертикальной силы к поверхности 1804 для создания сейсмических волн в среде 1806 Земли. В этом примере источник 1802 с вертикальным направлением силы образует волну сжатия типа Р и обе фундаментальные волны сдвига (типов SH и SV) в Земле 1806 непосредственно в точке приложения 1808 силы источника с вертикальным направлением силы. В этом варианте реализации настоящего изобретения по меньшей мере некоторые из волн сдвига типов SH и SV образованы в источнике 1802, а не посредством подземной конверсии, вызванной частями среды 1806 Земли. Может произойти загрязнение данных о волне типа S, образованной непосредственно на позиции источника, данными о преобразованной волне типа SV, образованной на поверхностях раздела, удаленных от позиции источника. Система обработки данных может выполнена с возможностью разлагать на составляющие, удалять, уменьшать или идентифицировать эти преобразованные данные для волны типа SV (и/или другие шумовые волны, такие как вступления волны типа Р, многократные волны типа Р и S, отражательные поверхностные волны, ветровой шум и т.д.) и подчеркивать, усиливать или идентифицировать целевой сигнал.
Множество сейсмических датчиков 1810 расположено во множестве мест внутри каждого шпура из одного или большего количества мелких или глубоких шпуров, пробуренных под любым углом отклонения. Датчики 1810 могут быть развернуты на постоянной основе (например, посредством цементирования или иного способа их прикрепления на месте) или они могут быть съемными посредством каната или шгангокабеля. Датчики 1810 выполнены с возможностью обнаружения или распознавания типов восходящих волн, отраженных от подземных секторов, формаций, объектов разведки и т.д. В этом варианте реализации настоящего изобретения каждый датчик 1810 представляет собой многокомпонентный сейс-моисточник, например, трехкомпонентный сейсмоисточник, выполненный с возможностью распознавания волны сжатия типа Р и обеих фундаментальных волн сдвига (типов SH и SV). Как показано на фиг. 1-14, различные массивы и конфигурации источников 1802 и датчиков 1810 могут быть выполнены в различных вариантах реализации.
Оборудование для развертывания датчиков и система 1812 регистрации сейсмических данных могут быть выполнены с возможностью размещения датчиков 1810 в шпуре 1809, обеспечения энергопитания датчикам 1810 и обеспечения других функций, необходимых для развертывания датчиков 1810. Система 1812 представляет собой вычислительную систему, выполненную с возможностью получения сейсмических данных, измеренных датчиком 1810, посредством проводной или беспроводной линии связи и занесения данных в базу данных. Система 1812 может быть выполнена с возможностью сбора и накопления и/или обработки полученных данных. Например, обработка может включать обращение поляризации, как ранее описано, операции обработки по фиг. 18 ниже или использование других алгоритмов обработки сейсмических данных.
Цифровая среда 1815 может быть соединена с системой 1812 посредством любой из множества технологий, таких как проводная или беспроводная сеть и т.д. Среда 1815 может выполнена с возможностью занесения в запоминающее устройство и передачи измеренных и/или обработанных данных на другие вычислительные устройства.
Теперь, со ссылками на фиг. 19 будет описана система обработки данных, предназначенная для обработки полного набора данных об упругом волновом поле. Система 1900 представляет собой цифровую вычислительную систему 1902, например, персональный компьютер, сервер UNIX, одиночное автоматизированное рабочее место, кластер высокого уровня автоматизированных рабочих мест или другую вычислительную систему или системы. Система 1902 обладает вычислительной мощностью, достаточной для обработки большого количества сложных сейсмических данных. Устройство 1904 хранения большой емкости или другое запоминающее устройство соединено с цифровой вычислительной системой 1902, выполненной с возможностью получения данных от полевых устройств регистрации или датчиков, сохраненных в цифровой среде 1906, такой как карта памяти, жесткий диск или другое запоминающее устройство. Устройство 1904 хранения большой емкости выполнено с возможностью загрузки или получения многокомпонентных сейсмических данных от цифровых сред 1906 и занесения данных в базу данных.
Пользовательский интерфейс 1908, такой как клавиатура, дисплей, дисплей с сенсорным экраном, акустическая система, микрофон и/или другие используемые в качестве пользовательского интерфейса устройства могут быть соединены с системой 1902 для выполнения двухсторонней связи между системой 1902 и пользователем. Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения многопользо
вательские терминалы 1910 могут получать доступ к системе 1902 обработки данных через интерфейс пользователя при использовании сети компьютеров, терминалов, или других устройств входа/выхода (например, посредством глобальной сети, такой как Интернет).
Библиотека 1912 программного обеспечения соединена с системой 1902 обработки данных и содержит одну среду или большее количество не носящих временного характера машинно-читаемых сред, запрограммированных для выполнения одного или большего количества алгоритмов обработки. Алгоритмы обработки могут представлять собой любой алгоритм из многих известных алгоритмов обработки сейсмических данных или описанных здесь алгоритмов или алгоритмов, которые могут быть разработаны в будущем. Эти алгоритмы могут представлять собой алгоритмы двух категорий: (1) алгоритмы, необходимые для обработки данных, собранных и накопленных размещенными на поверхности трехком-понентными датчиками, и (2) алгоритмы, необходимые для обработки данных, собранных и накопленных трехкомпонентными датчиками, размещенными в глубоких скважинах.
Размещенные на поверхности датчики
Для основанных на поверхности датчиков система 1902 вычисления данных может быть запрограммирована посредством обычной программы, как запатентованной программы, так и общедоступной коммерческой программы. Система 1902 может быть запрограммирована посредством новой программы для оптимизации обработки данных и структуры изображения. Система 1902 может быть запрограммирована для извлечения волн типа Р, SH и SV из зарегистрированных данных, как описано со ссылками на фиг. 1-14.
Датчики, размещенные в глубоких скважинах
При сборе и накоплении данных от датчиков, размещенных в глубоких скважинах, процедуру называют получением вертикального сейсмического профиля. Системы обработки данных о вертикальном сейсмическом профиле не столь широко распространены, как системы для обработки данных от поверхностных датчиков. Данные о вертикальном сейсмическом профиле могут быть обработаны при использовании систем обработки данных, созданных или используемых поставщиками оборудования для получения вертикального сейсмического профиля, такими как компании Schlumberger, Halliburton, Baker Atlas, READ и/или другие компании. Системы обработки данных могут быть выполнены с возможностью извлечения волн типа Р, SH и SV из зарегистрированных данных посредством поиска волн типа SV и SH, исходящих непосредственно от поверхностной позиции источника.
Система 1900 может дополнительно содержать одно устройство или большее количество устройств 1914 вывода, соединенных с цифровой системой 1902 вьгаислений. Устройства 1914 вывода могут содержать плоттеры, лентопротяжные механизмы, дисководы и т.д., выполненные с возможностью получения, сохранения, вывода на экран и/или представления обработанных данные в удобном формате.
Далее со ссылками на фиг. 20 будет описана блок-схема, иллюстрирующая способ 2000 обработки полного набора данных об упругой волне. Способ может работать с помощью одной схемы или большего количества схем обработки, таких как цифровая система 2002 вычислений. В блоке 2002 в схему обработки подают из описанных ранее операций сбора и накопления данных смешанные волны типа Р, SH и SV в полевом координационном пространстве данных (вдоль линии наблюдения и поперек линии наблюдения). В блоке 2004 схема обработки выполнена или запрограммирована с возможностью выделения, отделения или удаления иным образом данных о волне типа Р, посредством использования фильтров по скорости для отсортирования или отфильтрования волн типа SH и SV.
Фильтр по скорости представляет собой любую числовую процедуру, применяемую к сейсмическим данным, которая усиливает вступления волны, распространяющиеся с заранее определенной скоростью, и ослабляет вступления волны, распространяющиеся со скоростями, отличными от этой определенной скорости. Существуют многочисленные алгоритмы, доступные для лиц, производящих обработку сейсмических данных, и выполняющие фильтрацию по скорости. Некоторые из этих фильтров работают в области частота-волновое число (f-k), некоторые в области время-медленность (tau, p), некоторые представляет собой срединные фильтры в области время-глубина и т.д. Фильтры по скорости обеспечивают возможность отделения основных отраженных волн типа Р от многократно-отраженных волн типа Р и изоляции S-вступлений волны от Р-вступлений волны.
Преобразованные вступления волны типа SV обладают большей скоростью, чем вступления волны в виде прямой волны типа S, поскольку преобразованная волна типа SV включает нисходящую волну типа Р; тогда как нисходящий сейсмический луч для вступления волны в виде прямой волны типа S представляет собой S-волну (которая намного медленнее волн типа Р). Могут быть разработаны фильтры по скорости, пропускающие медленные скорости, связанные с вступлением волны типа S-S (нисходящая волна типа S и восходящая волна типа S), и задерживающие более высокие скорости, связанные с вступлениями волны типа P-SV (нисходящая волна типа Р и восходящая волна типа SV).
В блоке 2006 схема обработки выполнена с возможностью обращения поляризации данных для горизонтального датчика вдоль линии наблюдения и поперек линии наблюдения, собранных и накопленных при отрицательных значениях сдвига, как описано выше со ссылками на фиг. 10-14. В блоке 2008 схема обработки выполнена с возможностью преобразования данных для горизонтального датчика из пространства данных (вдоль линии наблюдения/поперек линии наблюдения) в (радиальное/поперечное)
пространство данных, как это описано выше со ссылками на фиг. 10-14. В результате происходит разделение волн типа SH и SV (волна типа SH = поперечные данные; волна типа SV = радиальные данные) и их раздельная обработка.
В блоке 2010 радиальные данные датчика выделены в качестве базы данных о волне типа SV, а поперечные данные датчика выделены в качестве базы данных о волне типа SH. Такое разделение волн типа SV и SH обеспечивает возможность индивидуального введения этих волн (например, в виде отдельных наборов данных) в поток обработки данных, имеющий начало в блоке 2012.
В блоке 2012 любая из многочисленных процедур анализа скорости, имеющих место при обработке сейсмических данных, может быть применена к каждой разновидности волны (Р, SV и SH) по-отдельности. В качестве популярных вариантов анализа скорости используют суммирование меры когерентности, анализ типа (частота-волновое число) и анализ типа (время-медленность). На этой стадии происходит идентификация функции оптимальной скорости для каждого типа волны, что будет выделять однократно отраженные волны для этого типа волны и уменьшать шум, межслойные кратные волны и паразитные вступления волны от конкурирующих видов волн.
В блоке 2014 применены статические поправки для улучшения ориентировки отражательной поверхности. Эти поправки включают сдвиги времени для данных, собранных и накопленных в каждой позиции источника и позиции приемника. Поскольку эти сдвиги времени применены ко всем данных по сейсмотрассе, их называют статическими поправками для отличения их от динамических регулировок времени, выполняемых в ходе других операций. Одна статическая поправка удаляет разности времен, вызванных вариациями подъема позиции, посредством регулировки начала отсчета времени на каждой сейсмотрассе для математического перемещения всех позиций источников и приемников к общей начальной плоскости. Вторая статическая поправка удаляет разности времен, вызванных тем, что различные скорости локальны относительно различных позиций источников и приемников. Конечный результат введения этих статических поправок состоит в улучшении прослеживаемости отраженных волн.
В блоке 2016 любая из многих процедур подавления шумов может быть применена к данным для улучшения отношения сигнал-шум. Некоторые варианты подавления шумов могут представлять собой простые частотные фильтры. Другие могут быть более сложными процедурами типа tau-p, f-k или декон-волюции.
В блоке 2018 происходит суммирование данных для выполнения начального изображения. В эту операцию включено динамическое регулирование времени отражательных вступлений волны, называемое кинематической поправкой, которую используют для сглаживания отражательных вступлений волны к одинаковой координате по времени для всех сдвигов позиций (источника-приемника). Геометрия получения и накопления данных может приводить к тому, что много пар (источник-приемник) образуют вступления отраженной волны при одной и той же подземной координате. При суммировании сглаженные отраженные волны от всех пар (источник-приемник), дающих изображение при одной и той же подземной координате, суммируют для создания одной сейсмотрассы изображения при этой пространственной координате изображения. При проведении этой последовательности операций суммирования по всему пространству сейсмического изображения, одна сейсмотрасса изображения с высоким отношением сигнала к шуму выполнена в каждой точке изображения в пространстве изображения. Именно на этом шаге лицо, обрабатывающее данные, первый раз оценивает качество анализа скорости и статических поправок, которые были применены к данным (например, посредством вывода данных на электронный дисплей, распечатки данных посредством принтера и т.д.).
В блоке 2020 лицо, обрабатывающее данные, должно определить, удовлетворительно ли изображение или обработка данных должна быть повторена для улучшения точности анализа скорости, вносящего динамические поправки в вступления отраженной волны, и для улучшения точности статических поправок, вносящих временной сдвиг в вступления отраженной волны в каждой позиции источника и приемника.
При принятии решения о повторении последовательности операций построения изображения процедура идет назад к блоку 2012 и снова выполняет операции до блока 2020. При нахождении в Земле плоских горизонтальных слоев эти просуммированные данные представляют собой хорошее изображение геологического строения. При падении или разрыве земных слоев эти просуммированные данные не представляют собой истинное изображение геологического строения, но они все же указывают на качество истинного изображения, которое будет создано после миграции данных (блок 2022).
В блоке 2022 данные подвергают миграции. Миграция представляет собой процедуру, использующую полученную сейсмическим образом скоростную модель Земли для перемещения отражательных вступлений волны от их координатных положений в пространстве изображения типа (зависимость сдвига от времени) к их правильным подповерхностным положениям в Земле. Многочисленные алгоритмы такого перемещения имеют место при обработке сейсмических данных. Некоторые алгоритмы составляют собственность компаний, занимающихся обработкой данных; другие доступны как коммерчески арендуемое программное обеспечение или как общедоступное бесплатно распространяемое программное обеспечение.
Положение операции миграции данных на фиг. 20 означает процедуру миграции, выполняемую по
сле суммирования. Операция миграция может быть перемещена так, чтобы быть помещенной между блоками 2016 и 2018, то есть для проведения миграции перед суммированием. Проводимая перед суммированием миграция часто более желательна, чем миграция после суммирования, но требует большего объема вычислений. И миграция во временной области и глубинная миграция могут быть выведены на экран так, чтобы вертикальная ось координат изображения отражала или глубину или время, в зависимости от предпочтения лица, обрабатывающего данные.
Излагаемые здесь идеи могут быть осуществлены поставщиками сейсмического оборудования, нефтяными и газовыми компаниями и другими. Излагаемые здесь идеи могут также быть использованы в других отраслях промышленности, таких как использование геотермической энергии, удаление СО2 и т.д.
Существующие данные
Описанные здесь системы и способы могут быть применены к обработке существующих или ранее существовавших или старых наборов сейсмических данных. Согласно одному примеру запоминающее устройство содержит сейсмические данные, которые могут быть сырыми, необработанными или частично обработанными. Сейсмические данные, возможно, были получены за месяцы или годы до обработки данных. Схема обработки может выполнена с возможностью обработки сейсмических данных для образования, обеспечения или достижения полных наборов данных о форме упругой волны. Например, схема обработки может быть выполнена с возможностью обращения поляризации данных горизонтального датчика, собранных и накопленных при отрицательных значениях сдвига, как описано здесь, для образования данных о волне типа S, таких как данные о волне типа SH и данные о волне типа SV. Кроме того, схема обработки может быть выполнена с возможностью извлечения данных о волнах типа Р, SH и SV из ранее зарегистрированных данных. В одном примере реализации настоящего изобретения сейсмические датчики будут получать данные в течение достаточного промежутка времени, такого как по меньшей мере десять секунд или по меньшей мере двенадцать секунд, чтобы получать все данные о более медленно движущихся волнах типа SH и SV в дополнение к данным о волне типа Р.
Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения источники, отличные от взрывчатых источников (то есть невзрывчатые источники, такие как вертикальные вибраторы и источники вертикального ударного воздействия) могут быть использованы для построения изображений волны типа S, таких как изображения волн типа SV и SH. Преимущество невзрывчатых источников состоит в том, что они представляют собой допустимые источники в тех окружающих средах, где взрывчатые источники запрещены или непрактичны. Примеры такого преимущества включают:
Взрывчатые материалы не могут быть использованы в городских средах. Напротив, вибраторы могут быть использованы вдоль улиц, переулков и в непосредственной близости от зданий.
Взрывчатые материалы не могут быть использованы вдоль дорожных полос отвода. Дороги местного значения и общественные шоссе представляют собой популярные места для получения профилей посредством вибраторов.
В областях, загрязненных механическим шумом (дорожное движение, насосные станции на газопроводах, насосы-качалки нефтяных скважин, активные буровые установки и т.д.), компактный сейсмический импульс (обычно длительностью лишь от 100 до 200 мс), образованный срабатыванием взрывчатки, может быть подавлен короткими шумовыми взрывами из шумовых источников, расположенных вблизи одной позиции или большего количества позиций приемников. Напротив, вибратор создает сейсмический импульс, подавая длинный (10-12 с) вибросейсмический сигнал в Землю, в котором частоты меняются в соответствии с известной временной зависимостью. При отсутствии механического шума с точно таким же частотным изменением в течение 10-секундного или 12-секундного временного интервала, как это имеет место для вибросейсмического сигнала вибратора, процедура кросскорреляции, используемая для идентификации вибросейсмических отражательных волн, подавляет шум. Взрывчатые источники менее практичны, чем вибраторы, в окружающих средах с высоким уровнем шума.
Источники вертикального ударного воздействия привлекательны, поскольку они дешевле взрывчатых источников (и обычно дешевле вибраторов). Операторы часто выбирают самый дешевый источник, даже если такой источник обладает техническими недостатками.
Хотя невзрывчатые источники используют в некоторых описанных здесь вариантах реализации настоящего изобретения, взрывчатые источники могут быть использованы в других описанных здесь вариантах реализации настоящего изобретения.
Данные для волн типа S могут быть собраны и накоплены в самом широком из возможных диапазонов окружающих сред при использовании источников с вертикальным направлением силы. Взрывчатые источники могут быть использованы в болотах, горах и т.д., где невзрывчатые источники невыполнимы или непрактичны, а вибраторы и источники вертикального ударного воздействия могут быть использованы в областях высокой культуры (города, дороги и т.д.), где взрывчатые материалы запрещены, и когда бюджетные требования ограничивают варианты выбора источников.
Системы и способы, описанные со ссылками на фиг. 17-20, могут реализовать любую из особенностей или принципов, описанных со ссылками на фиг. 1-16.
Извлечение данных о волне сдвига типа SV из сейсмических данных о волне типа Р
Теперь, со ссылками на фиг. 21-35, будут описаны система и способы извлечения данных о волне сдвига типа SV из сейсмических данных о волне типа Р.
Описаны системы и способы, предназначенные для извлечения данных о волне сдвига типа SV из сейсмических данных о волне типа Р, собранных источником с вертикальным направлением силы и вертикальными сейсмоприемниками. Сейсмические данные о волне типа Р могут представлять собой старые данные о волне типа Р (например, данные о волне типа Р, собранные в определенные дни, месяцы или годы, например, в течение по меньшей мере одного года в прошлом), данные о волне типа Р, собранные в течение текущего дня, двумерные данные, трехмерные данные, данных однокомпонентного датчика и/или данные трехкомпонентного датчика, собранные и накопленные для широкого разнообразия условий на поверхности Земли.
Эти системы и способы основаны на использовании и применении волны типа SV-P, образованной источником с вертикальным направлением силы. Компонент типа SV этой сейсмической волны обеспечивает ценную информацию о горных породах и текучих средах, которая не может быть извлечена из сейсмических данных о волне типа Р. Эти системы и способы могут создавать изображение волны типа S на основании сейсмических данных, собранных и накопленных размещенными на поверхности вертикальными сейсмоприемниками.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения вертикальные однокомпо-нентные размещенные на поверхности сейсмические датчики использованы для сбора и накопления данных о волне сдвига типа SV.
Описаны системы и способы, предназначенные для извлечения данных типа SV-SV из сейсмических данных о волне типа Р, собранных и накопленных посредством источника с вертикальным направлением силы и вертикальных сейсмоприемников в ситуациях, где данные о волне типа Р были собраны и накоплены в областях подвергнутых воздействию волны скальных пород с высокой скоростью распространения.
Описаны системы и способы, предназначенные для извлечения данных о волне типа Р-SV из сейсмических данных о волне типа Р, собранных и накопленных посредством источника с вертикальным направлением силы и вертикальных сейсмоприемников в ситуациях, где данные о волне типа Р были собраны и накоплены в областях, подвергнутых воздействию волны скальных пород с высокой скоростью распространения.
Основные сейсмические данные об отражении, которые были собраны и накоплены для оценки геологических условий в прибрежных областях, представляют собой данные о волне сжатия (волне типа Р). С исторической точки зрения существует много больших библиотек старых сейсмических данных, причем давность этих данных уходит корнями в 1950-ые и 1960-ые гг. Большинство старых сейсмических данных представляет собой данные о волне типа Р.
Термин "наземные сейсмические данные" относится к любым сейсмическим данным, собранным в неморских средах, что должно включать данные, собранные в болотах, маршах и мелкой прибрежной зоне, а также данные, собранные в подвергающихся воздействию волны поверхностях суши. Наземные данные о волне типа Р были образованы при использовании источников с вертикальным направлением силы. Этот термин "источник с вертикальным направлением силы" включает любой источник сейсмических волн, прилагающий вертикальную силу к Земле. В широком понимании в понятие источников с вертикальным направлением силы включены вертикальные вибраторы, сейсмоисточники вертикального ударного воздействия и закладываемые в шпур взрывчатые материалы.
Наземные сейсмические данные о волне типа Р регистрируют, используя вертикальные сейсмопри-емники или другие вертикально ориентированные сейсмические датчики. При сборе сейсмических данных о волне типа Р датчик, развернутый в каждой позиции приемника, может быть или однокомпонент-ным или трехкомпонентным, причем элементы датчика в каждом пакете приемника измеряют вертикальное перемещение Земли.
Описанные здесь один или более вариантов реализации настоящего изобретения обеспечивают возможность извлечения данных о волне сдвига типа SV из данных о волне типа Р, собранных и накопленных посредством источников с вертикальным направлением силы и вертикальных датчиков. Один или более вариантов реализации настоящего изобретения могут быть использованы и для пакета одно-компонентных датчиков и для пакета трехкомпонентных датчиков. Один или более вариантов реализации настоящего изобретения могут иметь отношение и к старым сейсмическим данным о волне типа Р и к данным о волне типа Р, собранным и накопленным недавно.
Описанные здесь один или более вариантов реализации настоящего изобретения обеспечивают возможность извлечения данных о волне сдвига типа SV из двумерных или трехмерных данных о волне типа Р.
Преобразование сейсмической волны типа SV в волну типа Р
Варианты реализации настоящего изобретения, выполненные с возможностью извлечения сдвиговой волны типа SV из данных о волне типа Р, используют преобразование сейсмической волны типа SV в волну типа Р. Обозначение SV-P будет использовано для обозначения этого типа волны. В этом обо
значении первая часть означает нисходящую сейсмическую волну (SV), которая возбуждает геологические объекты, а вторая часть обозначает восходящую волну (Р), отраженную от этих объектов. Для поддержания согласованных обозначений обычные данные о волне типа Р будут обозначены как Р-Р данные, что означает, что нисходящее возбуждающее волновое поле представляет собой волну типа Р, а восходящее отраженное волновое поле также представляет собой волну типа Р.
Диаграммы сейсмических лучей, сопоставляющие построение изображения типа SV-P геологического строения и построение обычного изображения Р-Р типа, показаны на фиг. 21. Жирные стрелки 2100, 2102, нарисованные в позиции 2104 источника и позиции 2106 приемника, размещены вертикально, чтобы показать, что (1) сейсмоисточник прилагает вертикальный вектор силы к Земле, и (2) каждый воспринимающий сейсмоприемник ориентирован вертикально или иным образом выполнен с возможностью определения или измерения вертикального перемещения Земли. Приемник 2102 может представлять собой вертикальный сейсмоприемник, вертикальный компонент многокомпонентного сейсмопри-емника или другой однокомпонентный или многокомпонентный сейсмоприемник, выполненный с возможностью распознания, измерения или обнаружения вертикального перемещения Земли (например, сейсмоприемник геометрии "54 градуса" или сейсмоприемник Гальперина). Как описано выше, сейсмои-сточник с вертикальным направлением силы производит не только волну типа Р, но также волны сдвига типа SV и SH. Следовательно, и нисходящий сейсмический луч типа Р, и нисходящий сейсмический луч типа SV показаны при их распространении с удалением от позиции 2104 источника с вертикальным направлением силы на фиг. 21. Сегменты нисходящих и восходящих сейсмических лучей отмечены знаком или Р или SV для указания на конкретный тип волны, который распространяется вдоль каждого сегмента каждого сейсмического луча. Обведенные кружком стрелки на каждом сегменте сейсмического луча указывают направление, в котором тип волны, действующий на этот сегмент сейсмического луча, смещает Землю. Поляризация данных, обозначенные этими векторами колебательного смещения, согласована с соглашениями о поляризации, введенными Aki and Richards (1980).
Построение изображения способом "общей глубинной точки" может быть использовано для образования просуммированных изображений типа Р-Р подземных пластов Земли. В плоскослоистой Земле, при совпадении скорости нисходящего волнового поля, воздействующего на геологический объект разведки, со скоростью восходящего волнового поля, отраженного от этого объекта, как это имеет место для данных типа Р-Р, точка отражения (точка изображения) расположена на полпути между источником и приемником. Следовательно, термин "общая глубинная точка" использован для описания этой концепции построения изображения.
При построении сейсмических изображений посредством использования нисходящего воздействующего волнового поля, имеющего скорость, отличную от скорости восходящего отраженного волнового поля, для построения суммированных изображений геологических объектов разведки используют другую концепцию, названную построением изображения способом "общей точки обмена". Сокращение "ССР" использовано для указания на эту стратегию построения сейсмического изображения. Построение изображения способом общей точки обмена используют для построения суммированных изображений на основании данных типа SV-P, поскольку скорость нисходящей волны типа SV отлична от скорости восходящей волны типа Р (фиг. 21).
Как показано на фиг. 21, восходящие вступления волны, приходящие на позицию приемника, представляют собой вступления волны типа Р и для волн типа Р-Р волн и для волн типа SV-P. Концепция, не отраженная в этой упрощенной модели прямолинейных сейсмических лучей, состоит в том, что сейсмический луч для волны типа Р изогнут, становясь почти истинно вертикальным при его вхождении в рыхлый слой 2100 с низкой скоростью распространения, покрывающий большую часть поверхности Земли. Этот принцип показан на фиг. 22. При изгибе восходящих сейсмических лучей 2200, 2202 волн типа Р с приближением к почти полностью вертикальной форме по мере их приближения к позиции 2106 приемника, их векторы 2204, 2206 колебательного смещения выровнены относительно вертикально ориентированных сейсмоприемников в позиции 2106 приемника и вызывают сильный отклик в вертикальном сейсмоприемнике. Поскольку и старые сейсмические данные для волн типа Р и современные данные для волн типа Р зарегистрированы посредством вертикальных сейсмоприемников, эти данные для волн типа Р содержат не только волны типа Р-Р, но также и волны типа SV-P, такие как сейсмический луч 2200, показанный на фиг. 22.
Как показано на фиг. 36 при распространении волны типа Р в истинном горизонтальном направлении при ее прибытии на вертикальный сейсмоприемник волна типа Р не будет создавать никакого отклика в сейсмоприемнике. При распространении волны типа Р в истинном вертикальном направлении при ее прибытии на вертикальный сейсмоприемник волна типа Р вызовет максимальный отклик (А) сейсмопри-емника. При любом промежуточном значении угла подхода отклик сейсмоприемника, образованный вступающей волной типа Р, будет равен Acos(O), где Ф представляет собой угол подхода, измеренный относительно истинной вертикали, а А равно максимальному отклику, производимому волной типа Р при ее распространении в истинном вертикальном направлении. При некотором невертикальном значении угла Фх подхода волна типа Р все же будет содержать небольшой вертикальный компонент, производящий небольшой отклик в вертикальном сейсмоприемнике, но этот сигнал "не годен к употребле
нию". Конкретное значение угла Фх отсечки изменяется от места к месту, и изменяется день ото дня в любом заданном месте в зависимости от уровня присутствующего фонового шума. Фоновый шум включает вызываемое ветром сотрясение местной растительности, механические колебания от близлежащих механизмов или движения автотранспорта, капли воды, падающие с неба или капающие с близкорасположенных деревьев и кустарников, и другие факторы, вносящие возмущения вблизи позиции сейсмопри-емника.
Дополнительные опции при построении изображения показаны на фиг. 23. В этом сценарии сейсмический луч, обозначенный как источник 2104 с вертикальным направлением силы, вызывает волну
2300 типа SV-SV, которая достигает позиции 2106 приемника, как это делает волна 2108 типа Р-Р (рисунок 21). Однако при использовании положения, что в большинстве условий на поверхности Земли сейсмические лучи подходят к поверхностному приемнику в почти или по существу вертикальном направлении, ориентация вектора 2302 колебательного смещения, связанного с восходящим сейсмическим лучом
2301 типа SV, не активизирует вертикальный сейсмоприемник (как это имеет место для восходящей волны типа Р на фиг. 22). Таким образом, вероятно, что для некоторых данных о волне типа Р, собранных посредством вертикальных сейсмоприемников, не обеспечена возможность извлечения отражательных вступлений волны типа SV-SV (или отражательных вступлений волны типа Р-SV) из данных об отклике вертикального сейсмоприемника.
Исключение к положению, описанному на фиг. 23, имеет место при развертывании вертикальных сейсмоприемников по земной поверхности, где верхний слой Земли представляет собой твердый материал с высокой скоростью распространения, как в слое 2400 на фиг. 24. При таком типе состояния поверхности сейсмический луч 2400 типа SV достигает позиции 2106 приемника вдоль по существу невертикальной траектории, а вертикальный компонент вектора 2402 колебательного смещения типа SV активизирует вертикальный сейсмоприемник 2106 (рисунок 24). Таким образом, при сборе и накоплении данных о волне типа Р по поверхностям с высокой скоростью распространения посредством вертикальных сейсмоприемников, данные, содержащие восходящую волну типа SV, зарегистрированы вертикальными сейсмоприемниками в дополнение к данным о волне типа SV-P. В результате данные о волнах и типа P-SV и типа SV-SV, которые оба содержат восходящие волны типа SV, зарегистрированы вертикальными сейсмоприемниками в ситуациях развертывания сейсмоприемников по поверхностному слою с высокой скоростью распространения. Показанные на фиг. 24 восходящие сейсмические лучи и типа Р и типа SV подходят к позиции 2106 приемника с направления, значительно отличного от почти вертикального.
Как показано на фиг. 37, на котором восходящая волна представляет собой волну типа SV, отклик, который прибытие волны типа SV вызывает в вертикальном сейсмоприемнике, равен Asin Ф, а не Acos (Ф), как это имеет место для восходящей волны типа Р. Чем больше угол Ф, тем сильнее отклик типа SV. При увеличении скорости волны типа S в самом верхнем слое Земли происходит увеличение угла Ф. Насколько велико должно быть значение угла Ф и насколько велика должна быть скорость волны типа S, чтобы гарантировать заметное значение Ф, снова зависит от величины фонового шума в позиции приемника.
Описанные здесь один или более вариантов реализации настоящего изобретения могут собирать и накапливать данные о волне типа P-SV без использования трехкомпонентных сейсмоприемников и без извлечения восходящей волны типа SV из откликов горизонтального сейсмоприемника. Описанные здесь один или более вариантов реализации настоящего изобретения обеспечивают возможность сбора и накопления данных о волне типа P-SV посредством однокомпонентных вертикальных сейсмоприемни-ков, например, в ситуациях, где верхний слой Земли представляет собой породу с высокой скоростью распространения. В одном варианте или в большем количестве описанных здесь вариантов реализации настоящего изобретения данные о волне типа P-SV могут быть собраны без использования приемника, выполненного с возможностью обнаружения, определения или измерения горизонтального перемещения Земли.
Сейсмические лучи типов P-SV и SV-P сравнены на фиг. 25. Поскольку восходящие сейсмические лучи почти вертикальны в поверхностном слое с низкой скоростью распространения (фиг. 22), ориентация колебательного смещения, связанного с восходящим сегментом 2500 типа SV волны 2502 типа P-SV, не в состоянии активизировать вертикальный сейсмоприемник во многих поверхностных средах Земли. Таким образом, в некоторых данных вертикального сейсмоприемника о волне типа Р нет никаких пригодных для практического использования данных о волне типа P-SV. Однако данные типа P-SV будут зарегистрированы вертикальным сейсмоприемником в случаях высокой скорости распространения в верхнем слое Земли (фиг. 24).
Пространство изображения типа SV-P
Принципы построения изображения для волн 2502, 2504 типов P-SV и SV-P, показанных на фиг. 25, выделяют изображения типа SV-P для геологических структур 2506, размещенных ближе к позиции 2508 источника, чем к позиции 2510 приемника. При сборе и накоплении данных о волне типа Р при использовании такой геометрии (сейсмоисточник-сейсмоприемник), в которой приемники занимают область, значительно отличную от области, занятой источниками, полезно понимать, чем пространство изображения, заполненное данными типа SV-P, отлично от пространства изображения, заполненного данными
типа Р-SV.
На фиг. 26А и 26В показаны две опции, в которых данные о волне типа Р собраны и накоплены в пределах одного и того же пространства изображения при использовании источников с вертикальным направлением силы и вертикальных сейсмоприемников. Эти фигуры иллюстрируют конфигурации (источник-приемник) при наблюдении сверху из воздуха и показывают размер и положение пространства изображения типа SV-P (II, 12, 13, 14) для двух трехмерных конфигураций получения и накопления данных о волне типа Р. При показанной на фиг. 26А геометрии (источник-приемник) область, заполненная позициями 2600 источников, больше области, заполненной позициями 2602 приемников. В варианте, показанном на фиг. 26В, верно обратное и приемники охватывают область 2604, большую области 2610, заполненной источниками. Пространство изображения для волн типа Р, полученное способом общей глубинной точки, будет одинаковым для обоих геометрий, поскольку имеет место одинаковое количество пар (источник-приемник), и эти пары позиций занимают одинаковые координаты на Земле в обоих геометриях. Для устранения графического беспорядка на чертежах не показаны границы пространства изображения типа Р-Р, но если бы они были показаны, границы пространства изображения типа Р-Р были бы на полпути между границами области приемников (от R1 до R4) и границами для области источников (от S1 до S4) на обоих фиг. 26А и 26В, что отражает аспект средней точки в способе общей глубинной точки.
Размер и расположение пространства изображения типа SV-P, имеющего место для этих двух различных конфигураций получения и накопления данных по фиг. 26А и 26В, различны. Пространство изображения типа SV-P покрывает большую площадь 2608 при использовании варианта геометрии по фиг. 26А и относительно меньшую площадь 2606 при использовании варианта геометрии по фиг. 26В. Для обоих конфигураций точки изображения для волн типа SV-P размещены ближе к позициям источников, чем к позициям приемников. Вследствие обратных отношений между координатами изображения для волн типов SV-P и Р-SV (фиг. 25) пространство изображения, заполненное данными типа P-SV при использовании геометрии по фиг. 26А, было бы пространством изображения, заполненным данными типа SV-Р на фиг. 26В. При использовании геометрии по фиг. 26В данные типа P-SV охватывали бы пространство изображения типа SV-P, показанное на фиг. 26А. Поскольку в этом взятом в качестве примера варианте реализации настоящего изобретения одно и то же количество пар (источник-приемник) использовано в каждой геометрии получения и накопления данных, кратность суммирования данных типа SV-P по большей площади (фиг. 26А) будет ниже кратности суммирования данных типа SV-P по меньшей площади (фиг. 26В). Каждая из геометрий имеет свои преимущества для волн типа SV-P в зависимости от отношения сигнал-шум для данных типа SV-P. При достаточно высоком значении отношения сигнал-шум для волн типа SV-P опция фиг. 26А дает хорошее качество информация о волне типа SV по большей области, чем получено при построении изображения на основе данных типа P-SV. При низком отношении сигнал-шум увеличение показателя кратности для волны типа SV-P по меньшей области, как на фиг. 26В, должно создавать информацию лучшего качества о волне типа SV, чем обеспечено данными типа P-SV, которые простираются по более крупной области с уменьшенным показателем кратности. Обработка данных типа SV-P - Поляризация данных
Как объяснено в отношении вариантов реализации настоящего изобретения по фиг. 1-20, для извлечения данных о волнах типов SV-SV и SH-SH из данных, образованных источником с вертикальным направлением силы, обработка обращает поляризацию данных, собранных и накопленных горизонтальными сейсмоприемниками, размещенными в направлении отрицательного сдвига относительно поляризации данных, собранных и накопленных горизонтальными сейсмоприемниками, развернутыми в направлении положительного сдвига. В этом варианте реализации настоящего изобретения эта регулировка поляризации данных не применима к данным типа SV-P, поскольку волна типа SV-P зарегистрирована вертикальными сейсмоприемниками, а не горизонтальными сейсмоприемниками.
Сейсмические лучи, использованные при построении изображения типа SV-P с положительным сдвигом и отрицательным сдвигом, показаны на фиг. 27. На этой диаграмме данные о волне типа SV-P, образованные в вертикальном источнике А и зарегистрированные в вертикальном приемнике А, обозначены как SVA для нисходящей волны типа SV и PA для восходящей волны типа Р. Направление сдвига от вертикального источника А к вертикальному приемнику А произвольно определено как положительный сдвиг. При взаимообмене положений источника и приемника с созданием вертикального источника В и вертикального приемника В направление сдвига претерпевает обращение и определено как отрицательный сдвиг. Сейсмический луч для данных типа SV-P с отрицательным сдвигом обозначен как SVB для нисходящей волны типа SV и PB для восходящей волны типа Р. Поляризации, показанные для нисходящей волны типа SV с вектором колебательного смещения, соответствуют соглашению о поляризации, установленному Aki and Richardson (1980) и задокументированному Hardage и др. (2011). Отметим, что и для данных, полученных при положительном сдвиге, и для данных, полученных при отрицательном сдвиге, вертикальный компонент векторов колебательного смещения для восходящих волн типа Р направлен в одном и том же направлении (указывая вверх) и, следовательно, нет никакого изменения в поляризации данных для волны типа SV-P между данными для положительного сдвига и данными для отрицательного сдвига.
При извлечении волны типа SV-SV из данных о волне типа Р в ситуациях, где земная поверхность с высокой скоростью распространения обеспечивает возможность распространяющейся вверх волне типа SV возбуждать вертикальный сейсмоприемник (фиг. 24), аналогичным образом нет необходимости регулировать поляризацию данных вертикального сейсмоприемника в любой области направления сдвига. Регулирование поляризации восходящих волн типа SV в области отрицательного сдвига с целью согласования с поляризацией в области положительного сдвига использовано при регистрации волны типа SV посредством горизонтальных сейсмоприемников, но не при их сборе и накоплении посредством вертикальных сейсмоприемников.
Обработка данных типа SV-P - Анализ скорости
Описанные здесь варианты реализации настоящего изобретения могут быть выполнены с возможностью проведения анализа скорости как операции обработки данных при построении сейсмических изображений. При обработке данных, полученных способом общей глубинной точки, нет необходимости знать, в какой области сдвига (положительный или отрицательной) расположены данные при выполнении анализа скорости. При равенстве скоростей нисходящей и восходящей волн (обработка данных способом общей глубинной точки) одно и то же скоростное поведение имеет место в обоих направлениях сдвига. Однако при участии преобразованных волн способ может содержать два анализа скорости, а именно один анализ для данных с положительным сдвигом и второй анализ для данных с отрицательным сдвигом.
Причина такого проведения анализа скорости в двух областях указана на фиг. 27, где показаны две различные фации горных пород между двумя размещенными на поверхности позициями источника и приемника. Претерпевающие изменения в боковом направлении состояния горных пород, как показано на этой диаграмме, могут быть обнаружены во многих областях. Для целей иллюстрации предположим, что скорости волны типа Р и волны типа S в фациях А существенно отличны от скоростей волны типа Р и волны типа S в фациях В. Время пробега, необходимое для пробега волны типа SV-P с положительным сдвигом по сейсмическому лучу SVA-PA, не равно времени пробега волны типа SV-P с отрицательным сдвигом по сейсмическому лучу SVB-PB. Эта разность времен пробега возникает потому, что волна типа SVA полностью идет в фациях А, а волна типа SVB почти полностью идет в фациях В. Аналогично, вся волна Рв идет в фациях А, а волна РА содержит существенные пути распространения внутри фаций А и фаций В. Поскольку времена пробега различны в направлениях положительного и отрицательного сдвига, один анализ скорости выполнен для данных с положительным сдвигом, и отдельный анализ скорости выполнен для данных с отрицательным сдвигом.
Примеры отражательных вступлений волны типа SV-P, извлеченных из данных о волне типа Р посредством анализа скорости, показаны как фиг. 28А и 28В. На фиг. 28А и 28В показаны отраженные волны типа SV-P, извлеченные из сейсмических данных о волне типа Р вертикального сейсмоприемника. Сейсмоисточником было взрывчатое вещество, заложенное в шпур (источник с вертикальным направлением силы). Две сейсмограммы взрыва или данные сейсмосъемки, собранные в позициях 1007 и 1107 источника, показаны после фильтрации по с корости. Для каждой сейсмограммы взрыва анализ скоростей был выполнен по-отдельности для данных с положительным сдвигом и данных с отрицательным сдвигом. В этих примерах нет значительных различий между скоростями для данных с отрицательным сдвигом и положительным сдвигом. В результате изгибы отражательных волн типа SV-P с отрицательным сдвигом приблизительно те же, что изгибы отражательных волн типа SV-P с положительным сдвигом.
Разрешены только вступления отраженной волны, имеющие значения кривизны, совпадающие с нисходящими скоростями Vs и восходящими скоростями VP, соответствующими последовательности залегания пластов, где эти данные были собраны и накоплены. Другие скорости не разрешены. Эти примеры взяты из сейсмической разведки, при которой источники сейсмической энергии представляли собой источники с вертикальным направлением силы, а анализируемые данные были зарегистрированы вертикальными сейсмоприемниками. Показаны результаты анализа для двух сейсмограмм с общим пунктом взрыва. Для каждой сейсмограммы взрыва данные с положительным сдвигом были подвергнуты анализу скорости отдельно от данных с отрицательным сдвигом. Каждый анализ скорости отбрасывает вступления отраженной волны, имеющие скорости, отличные более, чем на 20% от скоростей, используемых для создания высококачественных изображений типа P-SV по тому же самому пространству изображения. В результате высококачественные отраженные волны типа SV-P извлечены из данных вертикального сейсмоприемника для данных о волне типа Р с положительным сдвигом и для данных о волне типа Р с отрицательным сдвигом. В этом взятом в качестве примера варианте реализации настоящего изобретения принципиальная разница в анализе скорости для волн типа P-SV и SV-P состоит в том, что для волн типа P-SV анализ скорости проводят для данных, зарегистрированных горизонтальными сейс-моприемниками; тогда как анализ скорости для волн типа SV-P проводят для данных, зарегистрированных вертикальными сейсмоприемниками.
Для создания сейсмических изображений на основании вступлений отраженной волны, показанных на фиг. 28А и 28В, эти вступления отраженной волны должны быть произведены для ряда позиций источников, используемых при сейсмосъемке (например, по меньшей мере для 10 позиций, по меньшей
мере для 100 позиций, по меньшей мере для 1000 позиций и т.д.). Данные о вступлении отраженных волн были бы затем сгруппированы, просуммированы и подвергнуты миграции. Например, данные о вступлениях отраженных волн могут быть сгруппированы посредством использования стратегий группировки с общей точкой обмена или с асимптотической точкой обмена для определения этих координат. Данные о вступлениях отраженных волн могут затем быть просуммированы и затем подвергнуты миграции после суммирования для выработки изображения. Миграция физически перемещает отраженные волны из того места, где они находятся во время отражения, в то место, где они должны быть во время построения изображения.
Вступления отраженной волны, показанные на фиг. 28А и 28В, содержат вступления однократно отраженной волны и вступления многократно отраженной волны. Вступления многократно отраженных волн возникают вследствие многократных отражений сейсмических волн, вызванных реверберациями между поверхностями раздела слоев Земли. Вступления многократно отраженных волн могут привести к неправильному размещению изображения в пространстве времени пробега. Многократно отраженные волны могут быть отфильтрованы из отражательных вступлений волны при последующей обработке.
Вступления отраженной волны, показанные на фиг. 28А и 28В, содержат интерпретируемую однократно отраженную волну в точке, где происходит пересечение вступлений отраженной волны при отрицательном сдвиге и при положительном сдвиге, например, в точке 2800. Вступления отраженной волны содержат интерпретируемую многократно отраженную волну в точке, где не происходит пересечения вступлений отраженной волны при отрицательном сдвиге и при положительном сдвиге, например, в точке 2802.
Обработка данных типа SV-P: Построение изображения типа SV-P
Обработка данных типа SV-P для выработки изображений может быть проведена многими способами, например: (1) посредством группировки и суммирования с общей точкой обмена отраженных волн типа SV-P, сопровождаемых проводимой после суммирования миграцией просуммированных данных, или (2) посредством выполнения миграции перед суммированием отраженных волн типа SV-P. Каждый способ обладает своими собственными преимуществами. Например, способ 2 (миграция перед суммированием) представляет собой более строгий подход; способ 1 (группировка/суммирование с общей точкой обмена и миграция после суммирования) дешевле. Для выполнения группировки и миграции данных типа SV-P с общей точкой обмена, координаты общей точки обмена для точек изображения типа SV-P должны быть зеркальными отображениями точек изображения с общей точкой обмена, связанных с данными типа P-SV, как это показано на фиг. 29. Стратегия обработки данных типа SV-P может быть основана на этой симметрии зеркального изображения для профилей точек изображения с общей точкой обмена для волн типов P-SV и SV-P.
Поскольку данные типа SV-P с положительным сдвигом и отрицательным сдвигом обладают различным поведением скоростей, для выработки суммированного изображения типа SV-P были выполнены две отдельные операции группировки/суммирования с общей точкой обмена. В ходе первой операции данные с положительным сдвигом были сгруппированы и просуммированы с выработкой изображения посредством использования скоростей, определенных на основании данных с положительным сдвигом, а в ходе второй операции данные с отрицательным сдвигом были сгруппированы и просуммированы с выработкой второго изображения посредством использования скоростей, определенных на основании данных с отрицательным сдвигом. Заключительное изображение типа SV-P представляет собой сумму этих двух изображений. Та же самая стратегия двойного изображения может быть выполнена при группировании и суммировании данных типа P-SV. Три просуммированных изображения (изображение при отрицательном сдвиге, изображение при положительном сдвиге и просуммированное изображение) могут быть подвержены миграции и быть использованы в геологических задачах. Как задокументировано Hardage и др. (2011) относительно построения изображения типа P-SV, некоторые геологические особенности иногда лучше видны в одном из этих трех изображений, чем в двух других сопутствующих изображениях. Таким образом все три подвергнутых операциям суммирования и миграции изображения могут быть использованы в геологических приложениях.
Обработка данных типа SV-P
Способ 1: Группировка с общей точкой обмена, суммирование и проводимая после группировки миграция
Некоторое коммерческое сейсмическое программное обеспечение для обработки данных, которое может быть куплено или арендовано геофизическим сообществом, может вычислять координаты изображения преобразованной волны, называемые асимптотическими точками обмена (в сокращении АСР). В качестве двух примеров можно отметить программное обеспечение для обработки сейсмических данных Vista, продаваемое компанией Geophysical Exploration & Development Corporation, Альберта, Канада и программное обеспечение для обработки сейсмических данных ProMAX, продаваемое компанией Halliburton Company, Хьюстон, Техас. Асимптотическая точка обмена представляет собой координату изображения, где тренд точек изображения с общей точкой обмена для конкретной пары (источник-приемник) квазивертикален (фиг. 29). Глубокие геологические слои правильно отображены при использовании данных типа P-SV, сгруппированных с использованием координат асимптотической точки об
мена, и также могут быть правильно отображены при использовании данных типа SV-P, сгруппированных с использованием информации об асимптотической точке обмена, которая отрегулирована для данных типа SV-P. Однако мелкозалегающие геологические слои неправильно отображены или относительно данных типа P-SV или относительно данных типа SV-P при использовании способов группировки на основании асимптотической точки обмена. Правильная группировка на основании общей точки обмена может создавать правильные просуммированные изображения и для глубоких и для мелкозалегающих геологических пластов для преобразованных волн, подходящие для проводимой после суммирования миграции. На фиг. 29 асимптотическая точка обмена для волны типа P-SV обозначена как ACP1, а асимптотическая точка обмена для волны типа SV-Р обозначена как АСР2. Никакая точка изображения не может быть правильной, за исключением ситуации квазивертикальности соответствующего профиля группировки способом общей точки обмена (то есть, для глубоких объектов сейсморазведки). Как указано выше, эти две точки изображения представляют собой зеркальные отображения друг друга относительно общей средней точки (общей глубинной точки на фиг. 29) для любой пары (источник-приемник), используемой при сейсмической разведке.
Один взятый в качестве примера способ выполнения группирования (с общей точкой обмена/асимптотической точкой обмена) для волны типа SV-P включает использование регулирующего программного обеспечения, выполняющего группировку с общей точкой обмена для данных типа P-SV таким образом, чтобы координаты источников и приемников менялись местами при определении координат точек изображения. Что касается пары (источник-приемник), показанной на фиг. 29, то обмен координатами позиций приводит к перемещению позиции приемника на позицию источника и позиции источника на позицию приемника. Программное обеспечение, используемое для обработки данных типа Р-SV, будет затем рассчитывать поведение точки изображения, отмеченной как ССР2, а не поведение точки, отмеченной как ССР1. Использование координат, описанных профилем ССР2, для группировки отраженных волн типа SV-P, извлеченных из данных вертикального сейсмоприемника, может образовать изображения типа SV-P. Изображения типа SV-P должны быть равными по качеству изображениям, получаемым теперь для данных типа P-SV.
Кривая ССР1 показывает поведение общих точек обмена для данных типа P-SV. Кривая ССР2 показывает поведение общих точек обмена для данных типа SV-P. Точки ACP1 и АСР2 представляют собой асимптотические точки обмена для кривых ССР1 и ССР2, соответственно. Кривые ССР1 и ССР2 представляют собой зеркальные отображения друг друга относительно общей средней точки (общей глубинной точки) для этой пары (сейсмоисточник-сейсмоприемник).
Обработка данных типа SV-P
Способ 2: Миграция перед суммированием
Согласно альтернативному варианту настоящего изобретения миграция перед суммированием может быть выполнена таким образом, чтобы создать контролируемое по времени сейсмическое изображение или контролируемое по глубине сейсмическое изображение. Из фиг. 30 видно, что проводимая перед суммированием миграция может быть выполнена посредством цифрового распространения определенного сейсмического волнового поля вниз от каждой позиции источника для воздействия на геологические объекты разведки, и затем посредством цифрового распространения определенного сейсмического волнового поля вверх от отражающих поверхностей раздела к каждой позиции приемника.
Определенные волновые поля, используемые при проводимой перед суммированием миграции, могут быть созданы посредством применения фильтров по скорости к данным, зарегистрированным вертикальными сейсмоприемниками таким образом, чтобы вступления отраженной волны, имеющие только заранее определенное скоростное поведение, оставались после фильтрации по скорости. Представляют интерес заранее определенные варианты скоростного поведения, связанные со следующими сейсмическими волнами: Р-Р, P-SV, SV-SV и SV-P. При использовании трехкомпонентных сейсмоприемников в комбинации с источником с вертикальным направлением силы пятый вариант фильтрации по скорости состоит в извлечении вступлений отраженной волны типа SH-SH. Однако для этого последнего варианта операцию фильтрации применяют к данным, зарегистрированным поперечными горизонтальными сейс-моприемниками. В результате выработано изображение геологических поверхностей раздела, видимых каждой отдельной сейсмической волной. Для простоты на фиг. 30 показаны только одна позиция источника и только одна позиция приемника.
В таблице на фиг. 30 рассмотрены только типы волны, образованные источником с вертикальным направлением силы, как описано выше со ссылками на фиг. 1-20 (волны типа Р, SV, SH), и отклики только вертикальных сейсмоприемников. Для Земли с изотропными скоростными слоями существует пять возможных комбинаций нисходящий (D) и восходящий (U) волн. Эти возможности отмечены как Опция 1 - Опция 5 в приведенной на этой фигуре таблице.
Как показано в таблице на фиг. 30, программное обеспечение для проводимой перед суммированием миграции может создавать изображение типа SV-P, если скорость нисходящего волнового поля совпадает со скоростью распространяющегося волнового поля типа SV, а скорость восходящего волнового поля совпадает со скоростью волнового поля типа Р. Примеры данных типа SV-P, которые могут быть использованы для упомянутой на фиг. 30 Опции 3 проводимой перед суммированием миграции (по
строение изображения типа SV-P), показаны на фиг. 28. В ходе трехмерной сейсмической разведки посредством волн типа Р операция фильтрации по скорости, подобная операции, проведенной для образования этих двух взятых в качестве примера сейсмограмм, должна быть проведена для всех сейсмограмм в области разведки. При использовании в ходе сейсморазведки 1000 позиций источников должно быть создано 1000 сейсмограмм с отфильтрованной скоростью, аналогичных тем, что показаны на фиг. 28. Все 1000 наборов отраженных волн типа SV-P должны быть подвергнуты проводимой перед суммированием миграции вниз посредством модели Земли, содержащей слои со скоростями для волны типа SV, а затем подвергнуты миграции вверх посредством модели Земли, содержащей слои со скоростями для волн типа Р.
На фиг. 30 распределение скоростей по пространству и времени для определенной сейсмической волны определено таким образом, что определенное нисходящее волновое поле (D) может проходить через эту модель Земли со скоростными слоями от каждой позиции сейсмоисточника для воздействия на объекты разведки. Второе распределение скоростей по пространству и времени для второй определенной сейсмической волны затем использовано для распространения этого определенного восходящего волнового поля (U) к каждой позиции приемника. Комбинации нисходящей и восходящей скоростей, которые могут быть осуществлены для источника с вертикальным направлением силы и вертикальных сейсмо-приемников, внесены в список в таблице на фиг. 30.
Обработка данных типа SV-P - Определение скорости волны типа S
Для вычисления любого из профилей группировки с общей точкой обмена, показанных на фиг. 29, система обработки выполнена с возможностью определения скорости волны типа S в пределах геологической структуры, изображение которой подлежит выработке. При использовании альтернативной опции выработки изображений преобразованной волны посредством методик проводимой перед суммированием миграции (фиг. 30), система обработки выполнена с возможностью выработки надежных оценок скоростей волны типа S в пределах пород, на которые воздействуют сейсмические данные. Определение скорости волны типа S для вычисления точек изображения типа SV-P может быть выполнено таким же образом, как и определение скорости волны типа S при построении изображения для данных типа P-SV. Способы определения скорости волны типа S для вычисления точек изображения для преобразованной волны включают:
1) Использование данных о трехкомпонентном вертикальном сейсмическом профиле, собранных локально относительно области сейсмического изображения для расчета интервальных значений скоростей VP и VS.
2) Использование дипольных акустических каротажных данных, собранных локально относительно области сейсмического изображения для определения скоростей VP и VS.
3) Комбинация лабораторных измерений отношения скоростей VP/VS для типов пород, похожих на те, изображение которых подлежит построению, с основанными на сейсмограммах оценками скоростей волн типа Р для вычисления скорости волны типа S.
4) Вычисление профилей группировки с общей точкой обмена для ряда значений отношения VP/VS, выполнение отдельных операций суммирования данных для преобразованной волны для каждого тренда с общей точкой обмена и исследование последовательности просуммированных данных для определения того, какой профиль с общей точкой обмена дает изображение наилучшего качества.
Любой из этих способов обеспечит надежные данные о скорости волны типа S, предназначенные для использования при группировке данных типа SV-P. Могут быть использованы альтернативные способы.
Сравнение данных типа SV-P с данными типа P-SV
Данная заявка, в соответствии с некоторыми вариантами реализации настоящего изобретения, показывает наличие общих свойств между данными типа SV-P и данными типа P-SV. Согласно некоторым взятым в качестве примера вариантам реализации настоящего изобретения существуют различия между этими двумя типами волн. Некоторые из этих общих свойств и различий перечислены в таблице, показанной как фиг. 31. Общие свойства между данными типа SV-P и данными типа P-SV включают элементы 1, 5, и 6 (одинаковый источник сейсмоэнергии, одинаковая стратегия анализа скоростей и скоростное поведение с одинаковым нормальным приращением времени пробега волны). Различия включают элементы 2, 3, 4 и 7 (различные приемники, различные координаты изображения, различные профили с общей точкой обмена и различное поведение поляризации).
Устройство обработки данных типа SV-P
Теперь, со ссылками на фиг. 32, будет описана система обработки данных, предназначенная для обработки данных типа SV-P. Система 3200 выполнена с возможностью извлечения данных о волне сдвига типа SV из данных об отклике вертикального датчика. Система 3200 содержит цифровую систему 3202 вычислений, например, персональный компьютер, сервер UNIX, отдельное автоматизированное рабочее место, кластер высокого уровня автоматизированных рабочих мест или другую вычислительную систему или системы. Система 3202 обладает вычислительной мощностью, достаточной для обработки большого количества сложных сейсмических данных. Устройство 3204 хранения большой емкости или другое запоминающее устройство соединено с цифровой системой 3202 вычислений, которая выполнена с воз
можностью получения данных от полевых устройств записи или датчиков, заносимых в цифровую среду 3202, например, карту памяти, жесткий диск или другое запоминающее устройство. Устройство 3204 хранения большой емкости выполнено с возможностью загрузки или получения многокомпонентных сейсмических данных из цифровых сред 3206 и хранения данных в базе данных.
В этом варианте реализации настоящего изобретения цифровая среда 3206 содержит данные, полученные от вертикального датчика с использованием полевого устройства записи или приемника. Содержащиеся в цифровой среде 3206 данные, возможно, были собраны и накоплены недавно или на несколько дней, месяцев или лет ранее. Данные, возможно, были зарегистрированы при использовании датчика с вертикальным направлением силы, имеющим достаточное время прослушивания, например по меньшей мере 5 с, по меньшей мере 8 с, по меньшей мере 10 с, или другие промежутки времени. Данные, возможно, были собраны и накоплены без ожидания восстановления данных типа SV-P структурой, занимающейся сбором и накоплением данных, и без знания о наличии данных типа SV-P в данных, собранных и накопленных из отраженных сейсмических волн.
Остальные элементы на фиг. 32 могут представлять собой любой из компонентов при реализации настоящего изобретения, описанных выше со ссылками на фиг. 19, или другие компоненты. Библиотека 3212 программного обеспечения может содержать алгоритмы обработки, выполненные с возможностью обработки данных согласно любому из описанных выше принципов, например, со ссылками на фиг. 2131 и фиг. 34 и 35 ниже.
Получение и накопление данных типа SV-P
Теперь, со ссылками на фиг. 33 будут описаны диаграмма системы 3300 получения и накопления данных и способ получения данных типа SV-P из источника с вертикальным направлением силы, при использовании размещенных на поверхности датчиков. Сейсмоисточник 3302 с вертикальным направлением силы размещен на, рядом или внутри неглубокой выемки на поверхности 3304 Земли, которая может содержать слои или части с относительно высокой скоростью распространения или слои или части с относительно низкой скоростью распространения. Источник 3302 выполнен с возможностью приложения вертикальной силы к поверхности 3304 с введением сейсмических волн в среду 3306 Земли. Источник 3302 может представлять собой вертикальный вибратор, взрывчатый материал, заложенный в шурф, источник вертикального ударного воздействия, пневматическую пушку, вертикальное устройство возбуждения сейсмических колебаний посредством сбрасывания груза или ударный генератор сейсмических сигналов и/или другие источники с вертикальным направлением силы. В этом примере источник 3302 с вертикальным направлением силы образует волну сжатия типа Р и обе фундаментальные волны сдвига (типа SH и SV) в Земле 3306 непосредственно в точке приложения 3308 силы источника с вертикальным направлением силы. В этом варианте реализации настоящего изобретения по меньшей мере некоторые из волн сдвига типа SH и SV образованы в источнике 3302, а не посредством подземной конверсии, вызванной частями среды 3306 Земли. Волны с разбросом по частоте могут быть выполнены посредством развертки по частоте или в виде одного широкополосного импульса. Источник с вертикальным направлением силы может быть использован без каких-либо источников с горизонтальным направлением силы.
Сейсмический датчик 3310 размещен вдоль поверхности Земли, что может означать расположение на поверхности Земли 3304, рядом с ней или внутри выемки на ее поверхности.
Например, в одном варианте реализации настоящего изобретения мелкие шпуры могут быть пробурены и датчики 3310 развернуты в этих шпурах, чтобы избегать воздействия шума ветра, шума, создаваемого ливневыми дождями и т.д. Датчик 3310 выполнен с возможностью обнаружения или распознавания типов восходящих волн, отраженные от подземных секторов, формаций, объектов разведки и т.д. В этом варианте реализации настоящего изобретения датчик 3310 может представлять собой датчик с вертикальным откликом (или однокомпонентный или трехкомпонентный пакет), выполненный с возможностью распознавания волн сжатия типа Р и, как описано здесь, других волн, например, волн типа SV-Р (например, прямой волны типа SV-P). В одном примере реализации настоящего изобретения датчик 3310 может представлять собой датчик вертикального отклика без датчиков горизонтального отклика, например, только один датчик вертикального отклика. Различные массивы и конфигурации источников 3302 и датчиков 3310 могут быть выполнены в различных вариантах реализации.
Остальные элементы на фиг. 32 могут представлять собой любой из компонентов реализации настоящего изобретения, описанных выше со ссылками на фиг. 17, или другие компоненты.
Обработка данных для поверхности Земли с низкой скоростью распространения
Далее со ссылками на фиг. 34 будет описана блок-схема, иллюстрирующая способ 3400 обработки данных вертикального датчика для поверхности Земли с низкой скоростью распространения. Способ может работать с помощью одной схемы или большего количества схем обработки, таких как цифровая система 3202 вычислений. Способ 3400 может использовать методики, аналогичные тем, что описаны выше со ссылками на фиг. 20, который содержит дополнительные пояснения некоторых из процедур обработки, описанных на фиг. 34. В блоке 3402 посредством описанных ранее операций сбора и накопления данных в схему обработки подают смешанные волны типа Р-Р и SV-P в виде данных от вертикального датчика. В блоке 3404 схема обработки выполнена или запрограммирована с возможностью выделения, отделения или удаления иным образом данных о волнах типа Р-Р и SV-P посредством использова
ния фильтров по скорости для отсортирования или отфильтрования неподходящих скоростей распространения типов волн.
В блоке 3406 схема обработки выполнена с возможностью определения нормального приращения времени пробега отражённой волны, скоростей суммирования и/или миграции для волн типа Р-Р и SV-P. Отдельный анализ скорости должен быть проведен для данных для волны типа SV-P с положительным сдвигом и для данных для волны типа SV-P с отрицательным сдвигом. При отсутствии изменения скоростей волн типа Р и SV в боковом направлении вокруг позиции источника, нет никакой необходимости проводить два отдельных анализа скорости для волны типа SV-P, то есть, один анализ скорости для данных с положительным сдвигом и второй анализ скорости для данных с отрицательным сдвигом. В такой простой модели Земли с однородной скоростью распространения отраженные волны типа SV-P с положительным сдвигом и отраженные волны типа SV-P с отрицательным сдвигом обладают одинаковыми графиками скоростей и анализ скорости, проведенный в одной области сдвига, может быть использован для области сдвига с противоположным значением азимута. Однако отсутствие боковых вариаций значений скорости для волн типа Р и SV вокруг позиции источника редко имеет место, как показано на фиг. 27. При изменении по любой причине значения скорости в слое в боковом направлении, данные типа SV-P с положительным сдвигом и отрицательным сдвигом должны быть подвергнуты отдельным операциям анализа скорости, как ранее описано в отношении фиг. 27. Для обеспечения учета боковых вариаций скорости данные для преобразованной волны обработаны как два отдельных набора данных. Один набор данных включает только данные с положительным сдвигом, а второй набор данных включает только данные с отрицательным сдвигом.
В блоке 3408 применены статические поправки для улучшения ориентировки отражательной поверхности. Эти поправки включают сдвиги времени для данных, собранных и накопленных в каждой позиции источника и позиции приемника. Поскольку эти сдвиги времени применены ко всем данных по сейсмотрассе, их называют статическими поправками для отличения их от динамических регулировок времени, выполняемых в ходе других операций. Одна статическая поправка удаляет разности времен, вызванных вариациями подъема позиции, посредством регулировки начала отсчета времени на каждой сейсмотрассе для математического перемещения всех позиций источников и приемников к общей начальной плоскости. Вторая статическая поправка удаляет разности времен, вызванных тем, что различные скорости локальны относительно различных позиций источников и приемников. Конечный результат введения этих статических состоит в улучшении прослеживаемости отраженных волн.
В блоке 3410 любая из многих процедур подавления шумов может быть применена к данным для улучшения отношения сигнал-шум. Некоторые варианты подавления шумов могут представлять собой простые частотные фильтры. Другие могут быть более сложными процедурами типа tau-p, f-k или декон-волюции. В блоке 3410 многократное ослабление может быть использовано для уменьшения шума, относящегося к многократным волнам.
Как описано выше, многочисленные способы применимы для обработки данных с целью идентификации данных о волне типа SV-P и использования ее для выработки изображения, такие как описанные выше Способ 1 и Способ 2. При использовании Способа 1 в блоке 3412 схема обработки выполнена с возможностью суммирования данных для волн типа Р-Р и SV-P с положительным сдвигом и отрицательным сдвигом по-отдельности, используя или координаты общей точки обмена или координаты асимптотической точки обмена. В блоке 3414 схема обработки выполнена с возможностью суммирования результатов суммирования для волны типа SV-P с положительным сдвигом и для волны типа SV-P с отрицательным сдвигом. Блок 3414 может использовать последовательность операций группировки с общей точкой обмена. В блоке 3416 схема обработки выполнена с возможностью миграции полученных после суммирования данных для выработки четырех изображений: изображения волны типа Р-Р, изображения волны типа SV-P с положительным сдвигом, изображения волны типа SV-P с отрицательным сдвигом и суммированного изображения волны типа SV-P.
При использовании Способа 2 в блоке 3420 схема обработки выполнена с возможностью осуществления отдельно проводимых перед суммированием операций миграции данных для волны типа Р-Р, для волны типа SV-P с положительным сдвигом и для волны типа SV-P с отрицательным сдвигом и, в блоке 3422, суммирования изображений для волны типа SV-P с положительным сдвигом и волны типа SV-P с отрицательным сдвигом.
В блоке 3418 оператор видит изображения, выработанные или посредством Способа 1 или Способа 2 или посредством обоих способов, и определяет, допустимо ли качество изображения. При недопустимом качестве происходит возврат последовательности операций, например, в блок 3406 для проведения дальнейшей обработки. Оператор способен регулировать статические поправки, повторно вычислять скорости и т.д. В качестве альтернативы блок 3418 может быть автоматизирован, и при этом от оператора не требуется принятия решения, а вместо этого схема обработки принимает решение, основанное на определенных целях изображения.
Обработка данных для поверхности Земли с высокой скоростью распространения
Далее со ссылками на фиг. 34 будет описана блок-схема, иллюстрирующая способ 3500 обработки данных вертикального датчика для поверхности Земли с низкой скоростью распространения волн. Спо
соб 3500 может использовать методики, аналогичные тем, что описаны выше со ссылками на фиг. 20 и
34, который содержит дополнительные пояснения некоторых из процедур обработки, описанных на фиг.
35. Как объяснено ранее, в случаях с поверхностью Земли с высокой скоростью распространения данные
о восходящей волне типа SV могут быть обнаружены источником с вертикальным направлением силы,
что означает, что данные, которые могут быть обработаны с получением изображений, теперь содержат
волну типа SV-SV и волну типа P-SV.
В блоке 3502 в схему обработки подают из описанных ранее операций сбора и накопления данных смешанные волны типа Р-Р, SV-SV, P-SV и SV-P в виде данных от вертикального датчика. В блоке 3504 схема обработки выполнена или запрограммирована с возможностью выделения, отделения или удаления иным образом данных о волнах типа Р-Р, SV-SV, P-SV и SV-P посредством использования фильтров по скорости для отсортирования или отфильтрования неподходящих скоростей распространения типов волн.
В блоке 3506 схема обработки выполнена с возможностью определения нормального приращения времени пробега отражённой волны, скоростей суммирования и/или миграции для волн типов Р-Р, SV-SV, P-SV и SV-P. Отдельные скоростные исследования должны быть проведены для данных для волн P-SV и SV-P с положительным сдвигом и для данных для волн P-SV и SV-P с отрицательным сдвигом.
В блоке 3508 применены статические поправки для улучшения ориентировки отражательной поверхности, как описано в отношении блока 3408. В блоке 3510 любая из многих процедур подавления шумов может быть применена к данным для улучшения отношения сигнал-шум. Некоторые варианты подавления шумов могут представлять собой простые частотные фильтры. Другие могут быть более сложными процедурами типа tau-p, f-k или деконволюции. В блоке 3510 многократное ослабление может быть использовано для уменьшения шума, относящегося к многократным волнам.
Как описано выше, многочисленные способы применимы для обработки данных с целью идентификации данных о волне типа SV-P и использования ее для выработки изображения, такие как описанные выше Способ 1 и Способ 2. При использовании Способа 1 в блоке 3512 схема обработки выполнена с возможностью суммирования данных для волн типа Р-Р и SV-P с положительным сдвигом и волн типа SV-P с отрицательным сдвигом и данных для волн P-SV с положительным сдвигом и данных для волн P-SV с отрицательным сдвигом, причем суммирование для каждого типа данных проводят по отдельности. В блоке 3514 схема обработки выполнена с возможностью суммирования результатов суммирования для волны типа SV-P с положительным сдвигом и волны типа SV-P с отрицательным сдвигом и отдельного суммирования результатов суммирования для волны типа P-SV с положительным сдвигом и волны типа P-SV с отрицательным сдвигом. В блоке 3615 схема обработки выполнена с возможностью миграции полученных после суммирования данных для выработки восьми изображений: изображения волны типа Р-Р, изображения волны типа SV-P с положительным сдвигом, изображения волны типа SV-P с отрицательным сдвигом, изображения волны типа SV-SV, изображения волны типа P-SV с положительным сдвигом, изображения волны типа P-SV с отрицательным сдвигом, суммированного изображения волны типа P-SV и суммированного изображения волны типа SV-P.
При использовании Способа 2 в блоке 3520 схема обработки выполнена с возможностью выполнения отдельно проводимых перед суммированием операций миграции данных для волн типов Р-Р, SV-SV, SV-P и P-SV с положительным сдвигом и данных для волн типов SV-P и P-SV с отрицательным сдвигом и, в блоке 3522, суммирования изображений для волны типа SV-P с положительным сдвигом и волны типа SV-P с отрицательным сдвигом.
В блоке 3518 оператор видит изображения, созданные или посредством Способа 1 или Способа 2 или посредством обоих способов, и определяет, допустимо ли качество изображения. При недопустимом качестве происходит возврат последовательности операций, например, в блок 3506 для проведения дальнейшей обработки. Оператор способен регулировать статические поправки, повторно вычислять скорости и т.д. В качестве альтернативы блок 3518 может быть автоматизирован, и при этом оператору не нужно принимать решение, а вместо этого схема обработки принимает решение, основанное на определенных целях изображения.
Как показано при сопоставлении фиг. 20, 34 и 35, при использовании способов по фиг. 34 и 35 относительно данных для вертикального датчика нет необходимости изменять поляризацию данных с отрицательным азимутом для согласования с поляризацией данных с положительным азимутом. Кроме того, нет необходимости выполнять два отдельных анализа скорости при обработке данных о преобразованной волне, как в способах по фиг. 20, поскольку это построение изображения основано на концепциях общей глубинной точки, а не на концепциях общей точки обмена, используемых в способах по фиг. 34 и 35. В способах по фиг. 34 и 35 один анализ скорости проведен для данных с положительным азимутом, а второй анализ скорости проведен для данных с отрицательным азимутом (как объяснено со ссылками на
фиг. 27).
Различные раскрытые здесь варианты реализации настоящего изобретения могут включать машинно-читаемую среду (или быть осуществлены в связи с ней), выполненную с возможностью сохранения в ней машинно-выполнимых инструкций, и/или один или большее количество модулей, схем, блоков или других элементов, которые могут содержать аналоговые и/или цифровые компоненты схем (например,
процессор или другую схему обработки), выполненные, устроенные или запрограммированные так, чтобы выполнять одну операцию или большее количество описанных здесь операций. В качестве примера машинно-читаемая среда может представлять собой не носящую временного характера среду, например, запоминающее устройство с произвольной выборкой (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), постоянное запоминающее устройство на компакт-диске (CD-ROM) или другое устройство хранения на оптических дисках, устройство хранения на магнитных дисках, флэш-запоминающее устройство или любую другую не носящую временного характера среду, способную хранить нужные машинно-выполнимые инструкции и предоставлять к ним доступ. Использование здесь термина "схема" или "модуль" предназначено для широкого охвата любого одного или большего количества дискретных компонентов схемы, компонентов аналоговых и/или цифровых схем, интегральных схем, твердотельных устройств и/или запрограммированных частей любого из предшествующих устройств, включая микропроцессоры, микроконтроллеры, специализированные интегральные схемы, программируемые логические схемы или другие электронные устройства.
Хотя приведенные подробные чертежи, конкретные варианты и определенные формулировки описывают взятые в качестве примера варианты реализации настоящего изобретения, они служат лишь для иллюстрации. Показанные и описанные конфигурации аппаратного и программного обеспечения могут быть разными в зависимости от выбранных рабочих характеристик и физических характеристик вычислительных устройств. Показанные и описанные системы не ограничены описанными конкретными подробностями и условиями. Кроме того, другие замены, модификации, изменения и изъятия могут быть выполнены в конструкции, эксплуатационных режимах и расположении взятых в качестве примера вариантах реализации настоящего изобретения без выхода за пределы объема настоящего изобретения, определенного в приложенных пунктах формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ обработки сейсмических данных, полученных посредством использования размещенного на поверхности приемника, выполненного с возможностью измерения вертикального перемещения Земли, согласно которому извлекают сейсмические данные из устройства хранения, причем сейсмические данные содержат данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа, причем данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа получают посредством размещенного на поверхности приемника, выполненного с возможностью измерения вертикального перемещения Земли для выработки сейсмических данных, обрабатывают сейсмические данные для извлечения данных о волне сдвигового типа и вырабатывают изображение волны сдвигового типа, основанного на извлеченных данных о волне сдвигового типа.
2. Способ по п.1, в котором данные о волне сдвигового типа содержат данные о волне типа SV-P.
3. Способ по п.2, в котором при обработке группируют данные о волне типа SV-P с общей точкой обмена.
4. Способ по п.3, в котором при обработке суммируют сгруппированные отраженные волны типа
SV-P.
5. Способ по п.4, в котором группировку и суммирование выполняют отдельно для данных о волне типа SV-P с положительным сдвигом и данных о волне типа SV-P с отрицательным сдвигом.
6. Способ по п.4, в котором при обработке обеспечивают миграцию отраженных волн типа SV-P после операции суммирования.
7. Способ по п.2, в котором при обработке вырабатывают данные о асимптотической точке обмена на основании данных о волне типа SV-P.
8. Способ по п.2, в котором при обработке обеспечивают миграцию данных о волне типа SV-P, выполняемую до операции суммирования.
9. Способ по п.1, в котором данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне
типа SV-SV.
10. Способ по п.1, в котором данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне типа Р-SV.
11. Способ по п.1, в котором данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа получают в размещенном на поверхности приемнике без использования многокомпонентных сейсмоприемников.
12. Способ по п.1, в котором и данные о волне типа Р-Р, и данные о волне сдвигового типа получают в размещенном на поверхности приемнике без использования сейсмоприемников, выполненных с возможностью измерения горизонтального перемещения Земли.
13. Способ по п.1, в котором сейсмические данные представляют собой данные, полученные посредством размещенной около приемника земной породы с высокой скоростью распространения.
14. Способ по п.1, в котором сейсмические данные представляют собой данные, полученные посредством размещенной около приемника земной породы с низкой скоростью распространения.
15. Способ по п.1, в котором приемник представляет собой вертикальный приемник.
16. Способ выработки данных об отраженной волне типа SV-P из сейсмических данных вертикаль
10.
ного сейсмоприемника о волне типа Р, согласно которому
извлекают из устройства хранения сейсмические данные, выработанные источником и полученные вертикальным сейсмоприемником, причем данные содержат данные о волне типа SV-P, фильтруют по скорости сейсмические данные, причем фильтрацию по скорости выполняют отдельно для данных с положительным сдвигом и данных с отрицательным сдвигом для выработки данных об отраженной волне типа SV-P, и
выводят данные об отражении, основанные на данных об отраженной волне типа SV-P.
17. Способ по п.16, в котором сейсмические данные выработаны взрывным источником.
18. Способ по п.17, в котором данные о волне типа SV-P получают вертикальным сейсмоприемни-ком без использования сейсмоприемников, имеющих характеристику горизонтального сейсмоприемни-ка.
19. Система для обработки сейсмических данных, полученных посредством использования размещенного на поверхности приемника, содержащая устройство хранения для хранения сейсмических данных, содержащих данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа, причем данные о волне типа Р-Р и данные о волне сдвигового типа получены в размещенном на поверхности приемнике для выработки сейсмических данных, схему обработки, выполненную с возможностью обработки сейсмических данных для извлечения данных о волне сдвигового типа и выработки изображения волны сдвигового типа, основанного на извлеченных данных о волне сдвигового типа.
20. Система по п.19, в которой данные о волне сдвигового типа содержат данные о волне типа SV-P.
21. Система по п.20, в которой обработка включает операцию группировки данных о волне типа SV-P с общей точкой обмена.
22. Система по п.21, в которой обработка включает операцию суммирования сгруппированных отраженных волн типа SV-P.
23. Система по п.22, в которой операции группировки и суммирования выполнены отдельно для данных о волне типа SV-P с положительным сдвигом и данных о волне типа SV-P с отрицательным сдвигом.
24. Система по п.22, в которой обработка включает операцию миграции отраженных волн типа SV-P, выполняемую после операции суммирования.
25. Система по п.20, в которой обработка включает выработку данных о асимптотической точке обмена на основании данных о волне типа SV-P.
26. Система по п.20, в которой обработка включает операцию миграции данных о волне типа SV-P, выполняемую до операции суммирования.
27. Система по п.19, в которой данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне
типа SV-SV.
28. Система по п.19, в которой данные о волне сдвигового типа представляют собой данные о волне типа Р-SV.
29. Система по п.19, в которой и данные о волне типа Р-Р, и данные о волне сдвигового типа получены в размещенном на поверхности приемнике без использования многокомпонентных сейсмоприем-ников.
30. Система по п.19, в которой сейсмические данные получены по меньшей мере за один год до обработки.
31. Система по п.19, в которой сейсмические данные основаны на отражении сейсмических волн только от источника с вертикальным направлением силы, причем источник с вертикальным направлением силы выбран из группы, содержащей вертикальный вибратор, источник вертикального воздействия или взрывной источник.
28.
28.
28.
28.
28.
Позиция 1007
Основные положения для данных типов SV-Р и
Данные типа SV-P
Данные типа P-S V
1. Источник
Вертикальная сила
Вертикальная сила
2. Датчик
Вертикальные сейсмоприемники
Гор изонтал ьн ые сейсмоприемники
3. Координата изображения
Ближе к источнику, чем к приемнику
Ближе к приемнику, чем к источнику
4. Профиль с обшей точкой обмена
Зеркальное изображение профиля типа P-SV относительно координаты обшей глубинной точки
Зеркальное изображение профиля типа SV-P относительно координаты общей глубинной точки
5. Анализ скорости
Проведение отдельного анализа для данных с положительным сдвигом и данных с отрицательным сдвигом
Проведение отдельного анализа для данных с положительным сдвигом и данных с отрицательным сдвигом
6. Скоростное поведение с одинаковым нормальным приращением времени пробега волны
Совпадает со скоростным поведением с одинаковым нормальным приращением времени пробега волны типа Р-SV или близко к такому поведению
Совпадает со скоростным поведением с одинаковым нормальным приращением времени пробега волны типа SV-Р или близко к такому поведению
7. Поляризация данных
Одинаковое состояние поляризации для данных с противоположными азимутами
Противоположное состояние поляризации для данных с противоположными азимутами
Фиг. 31
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025952
- 1 -
025952
- 1 -
025952
- 1 -
025952
- 1 -
025952
- 1 -
025952
- 1 -
025952
- 1 -
025952
- 4 -
025952
- 30 -
025952
- 41 -
025952
- 42 -
025952
- 45 -