CN1290351A - 地震数据获得方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用来在具有周期性声干扰的区域中获得地震数据的方法。检测一个其中周期性声干扰基本上衰减的时间窗口。然后调节声源的发射时间,从而由声源产生的地震信号的希望部分在下一个时间窗口内到达声接收器处。通过把一艘地震勘测船的导航和控制***配置成产生时间模式发射该方法可以用在海洋环境中,其中以选择的预定时间,而不是沿船的路径选择的预定位置,发射声源,并且然后调节声源发射时间,从而地震信号的希望部分在下一个时间窗口内到达声接收器处。

Description

地震数据获得方法

本发明涉及一种获得地震数据的方法，更具体地说，涉及一种在具有周期性声干扰的区域中获得地震数据的方法。

地震数据一般通过对感兴趣的特定地下区域进行地震勘测得到地震数据，一般与烃(油和／或天然气)勘探和／或生产活动有关。例如，为了进行3D海洋地震勘探，每个一般为几千米长且包含称作水听器的声接收器阵列的多艘汽船、和沿其长度分布的有关电子设备以约5节拖在一艘地震勘测船后面，该地震勘测船也拖有能够产生地震信号的一个或多个一般为***的声源。由声源产生的地震信号(或“射击”)向下穿过水指入下面的大地，在哪里他们由各种地质层反射。反射信号由汽船中的水听器接收、数字化及传送到地震勘测船，在哪里他们被记录和至少被部分处理，最终为了建立被勘测区域中的地层的表示。处理的地震数据允许公司做出关于何处钻探油气矿和如何较好地管理从地下储层生产油气的较好决定。

当在具有周期性声干扰的区域中获得地震数据时，可能产生数据质量问题。例如，当两艘地震勘测船在相同的一般区域，比如在彼此50至60千米的范围内，进行海洋地震勘测时，这可能发生。当由船之一产生的地震信号能在由另一艘船收集的地震数据中检测到时，发生声干扰。时常，来自船每一艘的地震信号将与由另一艘船收集的地震数据相干扰。然而，常常是，由于地质、水深度的变化、或收集受到损害数据的某一承包方的意愿，只有船的一艘受到影响。干扰一般具有很短的持续时间，或许一至两秒，并且干扰将按时间相当均匀地隔开，因为干扰的循环时间与速度和由另一艘船进行的地震勘测的希望射击点间隔有关。

这种类型的干扰变得越越来普遍，因为获得不仅与油气勘探活动有关、而且也与油气生产活动有关的地震数据。油气储层正在进行的地震监视和把该地震数据与电缆测井和石油物理数据的集成，允许更有效地管理储层开发和生产活动。这增加了从油气生产区域获得地震数据的需要，这些区域往往集结在较有限的地理区域中，势必增大来自一处地震勘测的地震信号与由相同一般区域中的另一处地震勘测收集的地震数据相干扰的频率。

用来消除这种类型干扰的一种方法是使在特定区域工作的地震承包者，参加在工业中称为时间分享协定的合作协定。在这些协定中，地震数据获得小组同意在特定区域在不同时间进行其地震勘测，以避免收集呈现来自其他地震勘测小组的干扰的数据。但是，最近已经有这样一种趋势，时间分享协定由一些地震承包者反对。这当与一定的洋底电缆(Ocean Bottom Cable)小组打交道时已经特别普遍，他们声称其设备对干扰较不敏感，并且他们应该具有3对1的时间分享协定，因为他们在其小组有较多的船。这些要求都大有疑问。然而，关于时间分享协定的更显著的问题是他们固有的低效率。通过在特定区域在任何给定时间只允许单艘船获得地震数据，从该区域可得到的地震数据量显著小于由两艘或多艘在相同区域工作的船能获得的地震数据量(如果船的每一艘能获得不受来自其他船的地震信号污染的地震数据)。

在美国专利No．5，424，999(Manin)中描述了用来试图消除该类型干扰的另一种方法。在该专利中描述的方法中，记录地震船的空间-时间坐标，并且把通过海上环境的地震波的传播速度用来计算由第一船产生的噪声行进时间。该类型的方法受两个主要缺陷之害。首先，它要求地震勘测船连续地交换关于其位置和射击时间的信息。在多数情况下，船由不同的操作公司操作，并且他们对通过提供这种类型的信息来帮助其竞争对手没有动力。第二，并且更显著的是，在海洋环境中声传送的非均匀特性使得，该类型的方法准确估计噪声信号的行进时间极为困难。声波在海水中的速度根据诸如温度和压力之类的因素改变。海水的声速一般最小在约1000英尺，并且该范围的最小声速产生遂道或透镜效应，这引起波前以由简单球传播模型不能预测的方式行进。该非均匀声传送特征使得，实际上不可能准确计算在两个隔开较宽海洋位置之间的声脉冲行进时间，特别当这些位置相对于彼此不断运动时。

也应该注意，一些类型的非地震活动，如一定类型的建造和钻探活动，也能产生周期性噪声，并且这些类型的声信号也能干扰在紧挨着这些活动的地方处的地震数据获得。

本发明的一个目的在于，减轻这些问题和提高在具有周期性声干扰的区域中获得的地震数据的质量。

该方法的一个优点在于，它不要求地震勘测船(特别是由不同操作公司操作的船)连续地交换关于其位置和射击时间的信息。该方法的另外一个优点在于，它不要求计算噪声信号通过非均匀海洋环境的行进时间。

根据本发明，提供一种使用一个能够产生地震信号的声源和一个声接收器在具有周期性声干扰的区域中获得地震数据的方法，该方法包括确定一个其中基本上衰减在声接收器处的周期性声干扰的时间窗口、和调节声源的发射时间从而由声源产生的地震信号的期望部分在下一个时间窗口内到达声接收器处的步骤。

在海洋地震勘测期间通过进行如下步骤可以实现该发明方法：检测何时在声接收器处的周期性声干扰具有足以需要调节声源的发射时间的数值；确定周期性声干扰的循环时间；把地震勘测船的控制***从位置模式射击切换到时间模式射击；调节地震勘测船的速度以提供适当的射击点间隔；确定周期性声干扰是否与地震信号的希望部分同时到达；如果周期性声干扰与地震信号的希望部分同时到达，那么确定什么样的时间偏移允许地震信号的希望部分在其中基本上衰减周期性声干扰的下个时间窗口期间到达声接收器，和通过该时间偏移调节声源的发射时间；监视周期性声干扰和地震信号的希望部分；当要求允许地震信号的希望部分继续在一个其中基本上衰减在声接收器处的周期性声干扰的时间窗口期间到达声接收器时，进一步调节声源发射时间；及当进一步调节声源发射时间时，进一步调节船的速度。

如果其中基本衰减周期性声干扰的时间窗口的持续时间足够大，并且到达声接收器处的地震信号的希望部分足够短，则使用该发明方法在每下一个时间窗口内可以接收多于一个地震信号的希望部分。类似地，如果声源的最小循环时间或地震数据获得***的一些其他方面不允许地震信号的希望部分在每下一个时间窗口内接收，则在是周期性声干扰的循环时间倍数的循环时间处可以接收地震信号的希望部分，即，地震信号的希望部分可以每N个时间窗口接收一次，N大于或等于2。

例如，在来自由在等同附近的另一艘船操作的另一个声源的干扰信号存在时，使用拖在一艘地震勘测船后的一个地震源和多个地震接收器，可以把该方法用来获得地震数据。

参照附图，现在更详细地描述本发明。

图1表示来自地震数据信号的一套段，表明发明的地震数据获得方法。

图1(a)表示在具有周期性声干扰的区域中可能存在的声信号类型。地震记录迹10表示作为时间函数的声接收器响应振幅，并且它表示在其中由在等同附近的另一艘船正在进行地震勘测的区域中可能存在的背景噪声类型。周期性声干扰包括由一个其中基本上衰减(减小)周期性声干扰的时间窗口14按时间分离的干扰脉冲12。尽管周期性声干扰在时间窗口14内的振幅显得是零，但应该理解，由于大量可选择行进路径，能在水和地质表面下得到声能量，周期性声干扰在该时间窗口内一般不会完全消除，仅基本上衰减。

图1(b)表示在不具有显著周期性噪声的区域中已经获得的地震记录迹16。由声源产生的地震信号的一个希望部分18表示与来自感兴趣的表面下区域的信号有关的地震数据的部分，一般反射信号与油气储层最可能在的特定深度范围有关。往往地震记录迹一般在地震信号的开始和结束处，包括不包含关于感兴趣的表面下区域的有用地震信息的诸部分。例如，当工作在深水中时，在第一反射开始到达声接收器之前可能有三至四秒的间隔。地震信号的该部分一般考虑为地震信号的希望部分18的部分。

图1(c)表示当地震信号的希望部分18碰巧在其中基本上衰减周期性声干扰的时间窗口14期间没有到达时、在具有周期性噪声的区域中已经获得的地震记录迹20。在这种情况下，归因于周期性声干扰的声脉冲12与地震信号的期望部分18同时到达声接收器，并且因而与由声接收器收集的地震数据干扰。当分析该区域中的表面下地质学时，该干扰声信号不提供关于感兴趣表面下区域的信息，并且可能使得地震记录迹20无用，或者至少严重减小其值。在能适当处理剩余数据之前一般要求辨别和消除包含该类型的噪声的记录迹，并且往往难以有效地辨别和消除包含该类型干扰的记录迹，特别是在周期性声干扰和希望反射信号的振幅和频率类似的场合。

图1(d)表示已经从图1(b)中所示的地震记录迹在时间上已经移位的地震记录迹22。在这种情况下，在地震记录迹22中地震信号的希望部分24在记录中显得比地震记录迹16中的地震信号的希望部分18靠后，因为用来产生地震记录迹22的希望部分24的声源在时间上比用来产生图1(b)中地震记录迹16的希望部分18发射得晚。

图1(e)表示一条地震记录迹26，表明在图1(a)中所示的周期性声干扰12存在的情况下当获得图1(d)中所示的时间移位地震记录迹22时能达到的结果。地震信号的希望部分24现在显得在其中基本上衰减周期性声干扰的一个以后时间窗口14内。在地震记录迹26中声脉冲12在地震信号的希望部分24之前和之后到达，并因此这些脉冲不会恶化地震信号数据的希望部分。

能看到，为了基本上消除来自周期性声干扰的干扰，时间窗口14的持续时间必须大于或等于地震信号的希望部分24的持续时间。如果时间窗口14的持续时间初始比地震信号的希望部分24的持续时间短，则或者需要增大时间窗口14(对于地震数据的希望部分允许要接收的周期性声干扰的衰减区域较小)，或者需要减小地震信号的希望部分24的持续时间(由此减小该方法保证的地震数据部分显著不受周期性声干扰的影响)。

在海洋环境中涉及利用该发明方法，由申请者称作POPS(后脉冲射击)法，的步骤能总结如下：

·确定干扰的周期。

·把该周期输入到船的导航***中，并且按时间模式发射(即，在选择的预定时间处而不是沿船路径的选择预定位置处)。在该点处，干扰在射击记录中是静止的。

·调节船速以给出正确的射击点间隔(如每25米)。

·确定干扰现在落入射击记录的何处。

·确定在时间上干扰必须移出射击记录多远。

·把该时间添加到在单次射击期间的名义周期上并且返回名义周期。

·地震干扰然后将在射击记录之外。

·连续监视干扰，并且补偿干扰循环的任何变化。

·连续调节船速以保持正确的射击点距离。

周期性声干扰的循环时间期望由于表面下地质的变化、船相对位置的变化、船速的变化、产生周期性声干扰的装置的工作状态的变化等而变化，由此要求对声源的发射时间和在时间上地震获得船速度的相应调节。

地震勘测船一般被优化，并且自动运行在位置射击模式中，即其中声源在沿船路径选择的预定位置处发射。一般这些船连续运行在位置射击模式中，直到接收的周期性声干扰的振幅增大到其中获得的数据质量开始受或可能开始受影响的值。因而一般地，当检测到周期性声干扰时，将监视它，并且仅当周期性声干扰的振幅超过一定的有关值(即，其中它可能开始大大地降低收集的地震数据的质量)时，船开始使用本发明的方法。

受让人导航现场手册(the Navigation Field Manual of theAssignee)包含如下工作指令，允许地震勘测船员实施本发明的方法。

“2．操作

2．1当干扰值增大到其中担心数据质量的值时，使用射击记录以确定其循环时间。

a)使用表示每次射击的少量记录迹的合成射击显示器。

b)测量在射击之间的干扰移动。

c)观察在首部上所显示的射击间隔。

d)添加或减去2以得到干扰循环时间。

2．2要求桥在测量的时间循环期间到适当速度。

2．3把循环时间输入到Norstar或Trinav中，并且进入时间模式(不必等到船已经改变速度)。

[注意：“Norstar”和“Trinav”是受让人的地震勘测船导航和控制***的名称]

a)现在确定在你的记录中干扰击中何处(它每次射击应该击中相同的点或者缓慢地移动)。

b)如果你非常幸运，则干扰已经在你的射击之外，如果不是，则测量你需要移动干扰多远以使它在你的射击之外。

·例如，如果你不得不向你的记录中把干扰移动5秒“深”以使它离开底部或你的记录，则以比名义短5秒的射击间隔发出单次射击。这可能是不可能的，因为循环时间可能结束，比你能实现的最小循环时间短。如果是这种情况，那么以比名义值小2．5秒发射2次射击或者甚至以小1秒发射5次射击(无论它采用什么把干扰移动5秒)。

·例如，如果你需要移动干扰比记录“向上”5秒，那么以射击间隔比名义值长5秒发射1次射击，然后切换回名义值。

2．4在干扰在记录之外时。

现在干扰在记录之外，重要的是不要放松，你必须不断监视干扰，看它是否侵入你的记录的底部或顶部。你将发现，你需要改变循环时间+／-0．5秒的小量以保持它离开记录的有用部分。”

本发明方法的使用不只限于涉及单对地震勘测船的地震数据获得操作。以上方法能用在具有周期性声干扰的任何区域中，不管该干扰是否是由一艘船、两艘船、一个艘船和钻探设备等引起的。

应该注意，一些类型的地震勘测船可能不具有可以从位置模式射击变化到时间模式射击的控制***。在这种情况下，按照本发明的方法人工调节声源的发射时间可能是必需的。

如果到达声接收器处的地震信号的希望部分的持续时间小于其中基本上衰减周期性声干扰的时间窗口的持续时间的一半，则有可能使用本发明的方法在每下一个窗口内接收两个或多个地震信号的希望部分。类似地，如果声源的最小循环时间或地震数据获得***的一些其他方面不允许地震地震信号在周期性声干扰的脉冲之间的每下一个时间窗口内接收，则在适当的时间可以发射声源，以允许地震信号的希望部分在是周期性声干扰的循环时间的倍数的循环时间处被接收，即，地震信号的希望部分能每N个连续时间窗口接收一次，N是大于或等于2的整数。

使用以上方法，能大大地减小在周期性声干扰方面发生的时间损失和费用。例如，在一次地震勘测中由于该类型的干扰丢失了113小时。计算出在受到该类型干扰的另一次地震勘测中，本发明方法的使用节省了1017小时，估计这相当于＄2．1百万的成本节省。另外，不需要额外的数据处理步骤处理该数据，并且不需求另外的基建费用。

通过适当地编程地震勘测船导航和控制***，本发明的方法能完全自动。此外，如果每艘船受来自其他船的周期性声干扰的影响，及／或诸船愿意合作，则在多个方面能改进该方法，关键要求是一些或所有船从位置模式射击变化到时间模式射击。本发明的方法也可以用在其他用途中，包括陆地、过渡区域、和基于海底电缆的地震勘测及在其中在具有周期性声干扰的区域中使用井下和／或永久安装的声传感器的情况下。当获得使用一个声接收器阵列的地震数据时，当声干扰脉冲实际上同时到达阵列中的声接收器的每一个处时(在拖船海洋地震获得上下文中，这一般意味着噪声源在“束上”或侧部)，该方法可能工作得最好。这产生其中同时衰减在声接收器的每一个处的周期性声干扰的最大时间窗口。这直接与试图扩散地震干扰，从而当处理地震数据时，噪声不会构造性地组合(即，按地震数据处理术语为“叠加”)的常规地震数据获得实践相反。

Claims (16)

1．一种使用一个能够产生地震信号的声源和一个声接收器在具有周期性声干扰的区域中获得地震数据的方法，所述方法包括步骤：

检测一个其中在所述声接收器处的所述周期性声干扰基本上衰减的时间窗口，和

调节所述声源的发射时间，从而由所述声源产生的地震信号的期望部分在下一个时间窗口内到达所述声接收器处。

2．根据权利要求1所述的方法，进一步包括确定所述周期性声干扰的循环时间的步骤。

3．根据权利要求2所述的方法，进一步包括在等于所述周期性声干扰的循环时间的一个循环时间处周期性地发射所述声源的步骤。

4．根据权利要求1所述的方法，进一步包括检测所述周期性声干扰的振幅的步骤。

5．根据权利要求1所述的方法，其中检测时间窗口的步骤包括使用所述声接收器检测所述周期性声干扰。

6．根据权利要求1所述的方法，其中所述声源和所述声接收器由一艘地震勘测船拖着，并且调节所述地震勘测船的速度以补偿所述声源的发射循环时间的调节。

7．根据权利要求6所述的方法，其中进行对所述地震船的速度的所述调节以保持希望的射击点间隔。

8．根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：监视所述周期性声干扰、和所述地震信号的所述希望部分，及当要求允许所述地震信号的所述希望部分在其中基本上衰减所述周期性声干扰的下一个时间窗口期间到达所述声接收器时，进一步调节所述声源发射时间。

9．根据权利要求1所述的方法，N个地震信号的所述希望部分在所述时间窗口内到达所述声接收器，N是大于1的整数。

10．根据权利要求1所述的方法，其中所述声源的最小循环时间大于所述周期性声干扰的循环时间，并且所述声源在等于N倍所述周期性声干扰的循环时间的循环时间处发射，N是大于1的整数。

11．根据权利要求1所述的方法，其中调节所述声源的发射时间的所述步骤包括配置地震勘测船的导航和控制***，以导致其中在选择的预定时间处而不是在沿所述船路径选择的预定位置处发射所述声源的时间模式发射。

12．根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤由一个适当编程的地震勘测船导航和控制***完成。

13．一种使用一艘带有一个能够产生地震信号的声源和一个声接收器的地震勘测船、在一艘带有一个声源的第二艘船的大体附近获得地震数据的方法，并且其中由所述地震勘测船的所述声接收器可以检测由所述第二艘船的声源产生的声信号，所述方法包括步骤：

检测一个其中来自所述第二艘船的声源的所述声信号基本上衰减的时间窗口，和

调节所述地震勘测船声源的发射时间，从而由所述地震勘测船的声源产生的地震信号的希望部分在下一个时间窗口内到达所述声接收器处。

14．一种使用一艘带有一个或多个能够产生地震信号的声源和一个声接收器的地震勘测船、在具有周期性声干扰的区域中获得地震数据的方法，所述方法包括步骤：

检测所述周期性声干扰，

确定所述周期性声干扰的循环时间，

在所述周期性声干扰的循环时间处发射所述声源，

确定由所述声源产生的与油气储层最可能存在的表面下深度有关的地震信号的部分，在其中在所述地震勘测船附近基本上衰减所述周期性声干扰的时间窗口内是否到达所述声接收器，及

调节所述地震勘测船声源的发射时间，从而由所述声源产生的与油气储层最可能存在的表面下深度有关的地震信号的部分在所述时间窗口内到达所述声接收器处。

15．一种用于一艘带有一个能够产生地震信号的声源和一个声接收器的地震勘测船、用在具有周期性声干扰的区域中的地震勘测船导航和控制***，所述***包括：

用来检测何时在所述声接收器处的所述周期性声干扰基本上衰减的装置，和

用来调节所述声源的发射时间、从而由所述声源产生的地震信号的期望部分在下一个时间窗口内到达所述声接收器处的装置。

16．一种使用一个能够产生地震信号的声源和一个声接收器、在具有周期性声干扰的区域中获得的地震数据，所述地震数据通过如下过程获得：

检测一个其中在所述声接收器处的所述周期性声干扰基本上衰减的时间窗口，

调节所述声源的发射时间，从而由所述声源产生的地震信号的期望部分在下一个时间窗口内到达所述声接收器处，和

记录所述地震信号的所述希望部分。