DK177865B1 - Fremgangsmåde til detektering eller monitorering af en subsurface-struktur af carbonhydridreservoirstørrelse - Google Patents

Abstract

Subsurface-strukturer af carbonhydridreservoirstørrelse detekteres eller monitoreres med tomografi af omgivelsesstøj. Interface-bølge-data registreres for interface-bølger, der exciteres af seismisk omgivelsesstøj. Dataene registreres samtidigt ved par af lokationer, hvor lokationerne af hvert par er positioneret med en afstand på mindre end eller lig en bølgelængde ved de interessante frekvenser. De registrerede data processeres (3-7) med tomografi til opnåelse af gruppehastigheds- og/eller fasehastigheds tomogrammer, som inverteres til opnåelse af seismiske parameterværdier, såsom seismisk hastighed. De seismiske parametre kan derefter anvendes til dannelse af en geologisk model (8) af et interessant subsurface-område.

Description

DK 177865 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til detektering eller monitorering af en subsurface-struktur af carbonhydridreservoirstørrelse med tomografi af omgivelsesstøj. Den foreliggende opfindelse angår også et program til programmering af en computer til at udføre en sådan fremgangs-5 måde, et computerlæsbart medium, der indeholder et sådant program, transmission af et sådant program via et transmissionsmedium og en med et sådant program programmeret computer.

En kendt teknik til ’’ambient noise surface-wave tomography” er beskrevet i 10 Shapiro, N.M., Campillo, M., Stehly, L, Ritzwoller, M.H. (2005), High- resolution surface-wave tomography from ambient seismic noise, Science, 307, 1615-1618. En sådan teknik anvendes til at udlede billeder af jordskorpen. Imidlertid er afstandene mellem "stationer", hvor der er placeret seismiske transducere, forholdsvis stor, for eksempel større end 50 km.

15 Ligeledes sker processering af par af dataregistreringer på en sådan måde, at stilængder, der er kortere end cirka to bølgelængder ved de interessante frekvenser, afvises. En sådan teknik har derfor relativt lav rumlig opløsning og er ikke i stand til at opløse eller detektere strukturer af carbonhydridreservoirstørrelse.

20

En anden overfladebølge-tomografiteknik er beskrevet i Brenguier, F., Shapiro, N.M., Campillo, M., Nercessian, A., Ferrazzini, V. (2007), 3-D surface wave tomography of the Piton de la Fournaise volcano using seismic noise correlations, Geophysical Research Letters, 35, L02305. Denne teknik 25 anvendes til at udlede en vulkans struktur. Men igen anvender teknikken inter-station afstande, som er relativt store og især større end en bølgelængde ved de interessante frekvenser. Igen er en sådan teknik ikke i stand til at opløse strukturer af carbonhydridreservoirstørrelse, fordi den giver utilstrækkelig rumlig opløsning i de processerede data. Det er også kendt at 30 anvende tomografi med "body waves”, i modsætning til interface- (eller "overflade") bølger, som følge af jordskælv. Et eksempel på denne teknik blev beskrevet i Mallick B. & Drummont J. (1999), The use of earthquake energy for structure tomography in the northern Ucayali Basin, INGEPET -2-BM.

35 2 DK 177865 B1

Picozzi M et. al. "Characterization of shallow geology by high-frequency seismic noise tomography”, Geophys. J. Int., vol. 176, s.164-174, 28. november 2008 (2008-11 -28), beskriver registreringer af seismisk støj fra et fra et 2-D array af seismiske stationer i lille målestok, der udførtes på testsitet 5 Nauen (Tyskland) for at undersøge anvendeligheden af teknikken passiv seismisk interferometri til geologiske undersøgelser nær overfladen. Rayleigh-bølge Greens funktioner blev estimeret for forskellige frekvenser. Derefter udføres en tomografisk inversion af for hver frekvens estimerede passagetider fra Greens funktioner, hvorved det er muligt at hente den 10 lateralt varierende 3-D overfladebølge-hastighedstruktur under arrayet kan hentes i teknisk-geoteknisk målestok. Desuden opnås der et 2-D S-bølge-hastighedstværsnit ved at kombinere l-D-hastighedsstrukturer opnået fra inversion af dispersionskurver ekstraheret ved flere punkter langs en profil, hvor der blev udført andre geofysiske analyser. Picozzi M et. al. beskriver 15 anvendelse af tre-komponente seismologiske stationer med en minimum inter-station afstand fastsat til 4,7 meter.

Ifølge et første aspekt af opfindelsen tilvejebringes en fremgangsmåde til detektering eller monitorering af en subsurface-struktur af carbonhydrid-20 reservoirstørrelse med tomografi af omgivelsesstøj, omfattende trinnene: opnåelse af interface-bølge-data for omgivelsesstøj i en flerhed af par af lokationer, hvor interface-bølge-dataene ved lokationerne for hvert par opnås samtidigt, og afstanden mellem lokationerne af hver af mindst nogle af 25 parrene er mindre end eller i det væsentlige lig en bølgelængde af en interessant frekvens; processering af interface-bølge-dataene ved parrene af lokationer med tomografi til opnåelse af gruppehastigheds- og/eller fasehastigheds-30 tomogrammer; og invertering af tomogrammerne til opnåelse af seismiske parameterværdier.

Interface-bølge-data for omgivelsesstøj kan for eksempel exciteres af 35 naturlige kilder, såsom vind og bølger, der rammer kysten, eller af antropogene kilder, såsom trafik- eller produktionsstøj.

3 DK 177865 B1

Fremgangsmåden kan omfatte det yderligere trin dannelse af en geologisk model fra de seismiske parameterværdier.

5 De seismiske parameterværdier kan være seismiske hastighedsværdier.

Interface-bølge-dataene kan omfatte Rayleigh- og/eller Love- og/eller Scholte-bølge-data.

10 Interface-bølge-dataene ved lokationerne af hvert par kan opnås samtidig for et tidsinterval på mindre end ti dage. Tidsintervallet kan være større end eller i det væsentlige lig med 30 minutter. Forlængelse af tidsintervallet er tilbøjeligt til at øge datakvaliteten, men lange intervaller kan være unødvendige eller uønskede.

15

Afstanden mellem lokationen af hvert af de mindst nogle par kan være mindre end eller i det væsentlige lig bølgelængden af alle interessante frekvenser.

20 Interface-bølge-dataene kan ligge i et frekvensområde, der er større end eller 1 det væsentlige lig med 0,01 Hz, og mindre end eller i det væsentlige lig med 2 Hz. For eksempel kan frekvensområdet vælges i henhold til en targetzones dybde; overfladebølgers beskaffenhed er sådan, at de penetrerer dybere for længere bølgelængder. Hvis en approksimeret 25 transversalbølge-hastighedsmodel er til rådighed, kan penetreringen for forskellige frekvenser beregnes, og det interessante frekvensområde for en given targetdybde kan bestemmes. Det kan også være vigtigt at registrere frekvenser over det interessante frekvensområde, for eksempel for at overvinde trade-off problemer i en inversion til en transversalbølge- 30 hastighedsmodel.

Interface- bølge-dataene kan amplitude-normaliseres.

Processeringstrinnet kan omfatte krydskorrelering af interface-bølge-dataene 35 for hvert par af lokationer. Processeringstrinnet kan omfatte ekstraktion af

Greens funktioner fra krydskorrelationerne.

4 DK 177865 B1

Processeringstrinnet kan omfatte konvertering af interface-bølge-dataene fra afstand-tid-domænet til træghed-frekvens- eller hastighed-frekvens- eller bølgenummer-frekvens-domænet.

5

Processeringstrinnet kan omfatte dannelse af en middelværdi af gruppe-og/eller fasedispersionen af interface-bølge-dataene, bestemmelse af residualgruppe- og/eller fasedispersion i forhold til middelværdien og udførelse af tomografi på residualgruppe- og/eller fasedispersionen.

10 Processeringstrinnet kan omfatte tilvejebringelse af følsomhedskerner, der forbinder residualgruppe- og/eller fasedispersionen med de seismiske parameterværdier ved en flerhed af forskellige frekvenser.

Processeringstrinnet kan omfatte tilvejebringelse af 3-D følsomhedskerner, 15 som direkte forbinder residual-passagetider fra en Greens funktion med seismiske værdier ved en flerhed af forskellige frekvenser.

Mindst nogle af lokationerne kan positioneres omkring og over en saltdiapir-lokation.

20

Mindst nogle af lokationerne kan positioneres omkring en brønd på forskellige tidspunkter for monitorering af variationer i reservoiregenskaber under produktion.

25 Fremgangsmåden kan omfatte udvælgelse af den interessante frekvens til tilvejebringelse af de seismiske parametre ved en interessant dybde.

Fremgangsmåden kan omfatte udførelse af processerings- og inversionstrinnene for en flerhed af interessante frekvenser til opnåelse af de seismiske 30 parametre ved en flerhed af interessante dybder til tilvejebringelse af den tredimensionale seismiske information.

Ifølge et andet aspekt af opfindelsen tilvejebringes et program til programmering af en computer til at udføre en fremgangsmåde ifølge det første 35 aspekt af opfindelsen.

5 DK 177865 B1

Ifølge et tredje aspekt af opfindelsen tilvejebringes et computerlæsbart medium, der indeholder et program ifølge det andet aspekt af opfindelsen.

Ifølge et fjerde aspekt af opfindelsen tilvejebringes en computer, der er 5 programmeret med et program ifølge det andet aspekt af opfindelsen.

Ifølge et femte aspekt af opfindelsen tilvejebringes et apparat, der er indrettet til at udføre en fremgangsmåde ifølge det første aspekt af opfindelsen.

10 Det er således muligt at tilvejebringe en teknik med stærkt forbedret rumlig opløsning, såsom lateral rumlig opløsning, til muliggørelse af detektion eller monitorering af subsurface-strukturer af carbonhydreservoirstørrelse. Typiske carbonhydridbærende strukturer har dimensioner på nogle kilometer, og den her omhandlede teknik muliggør opløsning af sådanne strukturer.

15

Den foreliggende teknik er "passiv" i den forstand, at det er unødvendigt at tilvejebringe en aktiv seismisk kilde. Der kan således anvendes datafangstteknikker, som er meget billigere end aktive seismiske undersøgelsesteknikker. Det er også muligt at udforske subsurface-strukturen af områder, 20 hvor aktive seismiske teknikker ikke er tilladt, for eksempel på grund af interferens med hvaler, når det drejer sig om marine miljøer. Det er også muligt at udforske områder, såsom jungler og bjerge, hvor aktive teknikker er besværlige eller upraktiske.

25 Den foreliggende opfindelse vil blive beskrevet yderligere ved hjælp af eksempel med henvisning til den ledsagende tegning, hvor:

Figur 1 er et rutediagram, der illustrerer en fremgangsmåde, som udgør en udførelsesform af opfindelsen; 30

Figur 2a skematisk illustrerer et arrangement af et par simultane transducerstationer;

Figur 2b og 2c illustrerer registrerede data eller spor opnået med stationerne 35 i figur 2a; 6 DK 177865 B1

Figur 2d illustrerer krydskorrelationsfunktionen af sporene i figur 2b og 2c;

Figur 2e illustrerer middel Rayleigh-bølge-dispersion resulterende fra frekvens-tid-analyse af funktionen i figur 2d; 5

Figur 3a illustrerer en flerhed af krydskorrelationsfunktioner ordnet efter inter-station afstand; 3b illustrerer et fase-træghed-frekvensspektrum opnået fra de i figur 3a viste 10 funktioner;

Figur 4a illustrerer et geometri-eksempel af par af registreringsstationer for synkroniseret omgivelsesstøj; 15 Figur 4b illustrerer Rayleigh-bølge-hastighedskort for forskellige frekvenser;

Figur 4c illustrerer en tredimensional model af seismiske parametre opnået fra kortene i figur 4b; og 20 Figur 5 er et diagram, der illustrerer Rayleigh-bølge-dispersion og amplitude med dybde mod frekvens.

Den i det følgende detaljeret beskrevne fremgangsmåde kan anvendes til detektering af geologiske strukturer med et omfang eller størrelse som 25 strukturer, der kan fungere som carbonhydridreservoirer. Men denne teknik kan også anvendes til at monitorere en kendt carbonhydridreservoirstruktur, for eksempel under depletering af en eksisterende brønd ved injektion af vand. Teknikken kan anvendes i ugæstfrie lokationer, for eksempel i de arktiske eller antarktiske egne af jorden eller i jungledækkede områder eller 30 bjergområder. Denne teknik kan også anvendes til lokationer, hvis geologi skaber problemer for andre teknikker, for eksempel over eller i nærheden af salthorste eller diapirer under basaltlag.

Denne teknik kan anvendes med eksisterende data, som allerede er blevet 35 indhentet, forudsat at inter-station afstandene for mindst nogle par af stationer, der leverer simultane dataregistreringer, er mindre end eller i det 7 DK 177865 B1 væsentlige lig en bølgelængde af en interessant frekvens og typisk af alle interessante frekvenser. Registrerede data for omgivelsesstøj for overfladebølger kan således være tilgængelige for processering i overensstemmelse med den foreliggende teknik. Alternativt eller desuden kan 5 sådanne interface-bølge-data indsamles til processering ved hjælp af den her omhandlede teknik.

Data kan indsamles ved at registrere omgivende subsurface-vibrationer, for eksempel på land med seismiske monitorer og/eller geofoner eller på 10 havbunden med seismiske monitorer, geofoner og/eller hydrofoner.

Registreringer kan foretages samtidig på alle lokationer, der dækker det interessante område, eller der kan foretages samtidige registreringer med mindst to stationer, hvor stationerne fra tid til anden flyttes, således at de dækker et interessant område med relativt få transducere. Imidlertid kan kun 15 par af registreringer, som blev opnået i det mindste delvis samtidigt, processeres sammen som beskrevet i det følgende. Samtidige registreringer eller dele af registreringer er typisk nødvendige for et tidsinterval på mindst en time, men registreringer af størrelsesordenen nogle få timer eller en dag er generelt tilstrækkelige for den her omhandlede teknik. Datakvaliteten vil 20 dog generelt blive bedre for længere registreringstidsintervaller. For korte tidsintervaller af samtidig registrering (kortere end ca. 4 timer) kan det være nødvendigt at forbedre signalet ved at undertrykke transiente hændelser (f.eks. fra jordskælv) ved statistisk dataudvælgelse, for eksempel under anvendelse af den teknik, der er beskrevet af Groos og Ritter (2008; indsendt 25 til Geophysical Journal International) og diplomafhandling af Joern Groos (2007).

Registreringsstationerne, hvor transducerne placeres samtidigt til tilvejebringelse af samtidige data, er arrangeret således, at inter-station afstanden er 30 mindre end eller i det væsentlige lig en bølgelængde af en interessant frekvens og typisk af alle de interessante frekvenser. Det interessante frekvensområde er typisk mellem 0,01 Hz og 2 Hz. Hvis et stort område er dækket af et array, såsom et regulært array, af transducerstationer, vil mange, men ikke alle par, der udvælges fra stationerne, have en inter-station 35 afstand, som opfylder dette krav. Data, der registreres ved sådanne par af stationer, processeres som beskrevet i det følgende. Selvom det ikke er 8 DK 177865 B1 nødvendigt at processere data registreret ved par af stationer med en større inter-station afstand, kan sådanne data også processeres ifølge den foreliggende teknik. For eksempel kan transducerstationernes lokation og valget af par af stationer udvalgt til processering sammen være således, at 5 de omfatter inter-station afstande fra en brøkdel af en bølgelængde op til størrelsesordenen to bølgelængder for det interessante frekvensområde. For et relativt stort interessant frekvensområde kan området opdeles i en flerhed af subintervaller eller diskrete frekvenser med udvælgelse af datalokationer til processering i hvert område eller ved hver frekvens, således at inter-station 10 afstandene falder inden for et sådant område, men altid omfatter afstande, som er mindre end eller i det væsentlige lig en bølgelængde.

Transducerne kan være indrettet til kun at være sensitive for de vertikale komponenter af interface-bølger, eller kun de vertikale komponenter kan 15 anvendes til processering, hvis det ønskes at anvende denne teknik til

Rayleigh-bølger. Hvis horisontale komponenter også registreres eller udvælges, så kan den radiale komponent i Rayleigh-bølger undersøges, og der kan også udføres Love-bølge-analyse.

20 De ved hver station registrerede interface-bølge-data kan underkastes præliminær individuel processering for at forbedre kvaliteten af de registrerede data, for eksempel for at forbedre signal/støj-forholdet for at forbedre resultaterne af de efterfølgende processeringstrin. For eksempel kan der anvendes båndpasfiltrering for at dæmpe eller undertrykke data uden 25 for det interessante frekvensområde. Der kan anvendes spektral hvidgøring inden for det interessante frekvensområde. Spektral hvidgøring er processen til vægtning af det komplekse spektrum af registreringen af omgivelsesstøj med det inverse af en udglattet version af amplitudespektret. Denne proces gør det muligt at udvide båndet for omgivelsesstøjsignalet i 30 krydskorreleationerne, og er vigtig, fordi omgivelsesstøj normalt har en ret lille spektral båndbredde.

Der kan anvendes amplitudenormalisering, og flere teknikker kan anvendes enkeltvis eller i kombination. Sådanne teknikker indbefatter automatisk ’’gain 35 control”, RMS (GB route-mean-square) klipning og ”one-bit” normalisering, for eksempel ved at konvertere hver prøve til en værdi på 1 for en positiv 9 DK 177865 B1 prøveværdi og en værdi på -1 for en negativ prøveværdi. En sådan enkelt-station-præprocessering er illustreret i et trin 2 som vist i figur 1.

Processering af de registrerede data fortsætter derefter med et trin 3 til 5 ekstrahering af en Greens funktion. Som vist i figur 2a, udvælges hvert par af transducerstationer S1 og S2 (hvor data blev registreret samtidigt, og hvis adskillelse er som beskrevet ovenfor), og de registrerede interface-bølge-data fra stationerne S1 og S2 processeres. Stationerne S1 og S2 har lokationer, der typisk er adskilt, f.eks. lateralt, af nogle kilometer, og det i figur 10 2a viste eksempel er et eksempel, hvor der er 5 kilometer mellem stationerne. Eksempler på samtidigt registrerede eller synkroniserede data er vist i figur 2b og 2c henholdsvis fra stationerne S1 og S2. De registrerede data underkastes derefter krydskorrelation som angivet ved (10) for at tilvejebringe en krydskorrelationsfunktion eller data vist i figur 2d.

15 Krydskorrelationsfunktionen kan beregnes for alle de samtidigt registrerede data. Som et alternativ kan de registrerede data opdeles i "tidsstykker", som derefter krydskorreleres og stakkes eller lægges sammen for at give krydskorrelationsfunktionen. Greens funktion opnås derefter fra krydskorrelationsfunktionen, enten ved at beregne det negative tidsderivat 20 kun af delen af krydskorrelationsfunktionen ved positive tider eller ved beregning af det negative tidsderivat af en stak af delene af krydskorreleationsfunktionen ved negative og positive tider. Når den udføres på de vertikale komponenter af de registrerede interface-bølge-data, domineres Greens funktion af Rayleigh-bølger.

25

For at processere horisontale komponenter af de registrerede interface-bølge-data roteres de todimensionale komponenter for at tilvejebringe en radial komponent i retning af den linje, der forbinder stationerne S1 og S2 og en til denne retning perpendikulær transvers komponent. Greens funktion 30 ekstraheres derefter for de transverse og radiale komponenter som beskrevet ovenfor for den vertikale komponent. Den radiale komponent Greens funktion giver Rayleigh-bølge-information, som typisk domineres af højere modes i sammenligning med den vertikale komponent. Den transverse Greens funktion giver Love-bølge-information.

35 10 DK 177865 B1

Som angivet ved 11 udføres der frekvens-tid-analyse for hver Greens funktion til tilvejebringelse af spektret vist i figur 2e. Middel Rayleigh-bølge-dispersionen for propagation mellem disse stationer S1 og S2 kan derefter udledes ved at vælge det lokale maksima illustreret ved kurven 12.

5

Et trin 4 ekstraherer derefter en referencedispersion ved ekstraktion af reference fasehastigheder som en funktion af frekvens. For at ekstrahere reference Rayleigh- og Love-bølge-fasehastigheder sorteres Greens funktioner for hver komponent (vertikal, transvers, radial) efter inter-station 10 afstand. For eksempel illustrerer Fig. 3a de sorterede data for den vertikale komponent. Alle tilgængelige Greens funktioner transformeres fra afstand-tid-domænet til ’’phase-slowness time intercept” domænet med en skrånende stak efterfulgt af en 1-D Fouriertransformation af hvert spor, hvilket resulterer i et fase-træghed-frekvensspektrum. Denne transformation er beskrevet i 15 McMechan G.A. & Yedlin, M. (1981), Analysis of Dispersive Waves by

Wavefield Transformation, Geophysics, 46, 869-874. Det er også muligt først at anvende 1-D Fouriertransformation og derefter beregne den skrånende stak i frekvensdomænet (Park, Choon B.; Miller, Richard D.; Xia, Jianghai (1999), Geophysics, vol. 64, issue 3, s. 800), eller at anvende en 2-D Fourier-20 transformation til repræsentation af bølgeområdet i frekvens-bølgetal- domænet (Muyzert, E., 2000, Scholte wave velocity inversion for a near surface Svelocity model and P-S statics: 71st Annual International Meeting, Society of Exploration Geophysicists, Expanded Abstracts, 1197-1200). Den resulterende stak er vist som et fase-træghed-frekvensspektrum i figur 3b.

25 De resulterende træghed-frekvensspektre for de forskellige komponenter giver et mål for den dominerende træghed (eller hastighederne) som en funktion af frekvens for alle de af omgivelsesstøj exciterede interface- eller overfladebølger.

30 Et trin 5 ekstraherer så gruppe- eller fase-passagetid eller -hastigheder fra

Greens funktioner for hvert par af samtidigt registrerede interface-bølge-data.

Det analytiske signal for hver Greens funktion beregnes ved hjælp af en Hilbert transformation. Det analytiske signal filtreres derefter af et sæt Gauss-filtre med smalle båndpas. Den absolutte værdi af det filtrerede 35 analytiske signal for de forskellige filterfrekvenser giver gruppehastigheds frekvensspektret. En teknik af denne type er for eksempel beskrevet i 11 DK 177865 B1

Bensen, G.D., Ritzwoller, M.H., Barmn, M.P., Levshin, A.L., Lin, F., Moschetti, M.P., Shapiro, N.M., Yang, Y. (2007), Processing seismic ambient noise data to obtain reliable broad-band surface wave dispersion measurements, Geophys. J. Int. 169, 1239-1260.

5

Dispersionskurverne bestemmes derefter ved valg af det lokale maksima. Frekvensområdet, over hvilket de forskellige modes er dominerende, ekstraheres fra de i trin 4 bestemte reference fasehastighed-frekvensspektre.

10 Fra gruppehastighederne for alle spor beregnes middel gruppedispersionen.

Kun residualerne til denne middelværdi anvendes som input til den efterfølgende tomografi.

Til ekstrahering af fasehastighed korrigeres hver Greens funktion for 15 reference dispersionen bestemt i trin 4 ved at anvende et frekvensafhængigt faseskift på alle "sporene". De korrigerede spor bliver derpå dæmpet således, at alle amplituder, undtagen dem nær nul passagetid, er sat til nul. Tidsvinduets kanter er så tilspidsede. Bredden af det passerende vindue afhænger af mængden af lateral inhomogenitet, som repræsenterer, hvor 20 stærkt dispersionen af de enkelte spor afviger fra reference dispersionen.

Faserne af de resulterende spor bestemmes med en Fouriertransformation.

Hvis mængden af lateral variation ikke er for høj, skal alle faser være mindre end 2tt, og de udledte faser kan direkte bruges som input til den efterfølgende tomografi uden udpakning. Denne metode er beskrevet i 25 detaljer i Kugler, S., Bohlen, T., Forbriger, T.Bussat, S., Klien G., Scholte- wave tomography for shallow-water marine sediments (2007), Geophysical Journal International, Volume 168 Issue 2, s. 551-570, for aktiv interface-bølge-data.

30 Et trin 6a udfører derefter lineær eller lineariseret tomografi. De målte gruppe- og fasehastighedsresidualer fra trin 5 anvendes til den lineære tomografi. Det antages, at fasen af bølgerne i Greens funktion kun er blevet påvirket af mediet langs den direkte sti, der forbinder stationerne, såsom S1 og S2. Tomografien er så et lineært let løseligt problem (Kugler, S., Bohlen, 35 T., Forbriger, T. Bussat, S., Klein, G., Scholte-wave tomography for shallow- 12 DK 177865 B1 water marine sediments (2007), Geophysical Journal International, Volume 168 Issue 2, s. 551-570).

Dæmpning anvendes under tomografisk inversion. Udglatning kan anvendes 5 under eller efter inversionen. Resultatet kan beregnes i et trin uden iteration.

Men for en bedre lateral opløsning og færre systematiske fejl kan den stærke linearisering overvindes ved at anvende ray-tracing under anvendelse af kun små modelvariationer og udførelse af en iterativ tomografi.

10

Antagelsen bag direkte-vej-tilgangen og ray-tracing-tilgangen i trin 6a er en bølge med infinit frekvens. For at tage finit-frekvens-effekter i betragtning, er det muligt at beregne todimensionale følsomhedskerner, som forbinder hastighedsvariationer med resulterende faseresidualer for de relevante 15 frekvenser under anvendelse af spredningsteori, for eksempel i overensstemmelse med Born-approksimering (f.eks Yoshizawa, K.; Kennett, B. L. N. (2005), Sensitivity kernels for finite-frequency surface waves, Geophysical Journal International, Volume 162, Issue 3, s. 910-926).

20 Dette kan udføres i et trin 6b som vist i figur 1, og kernerne kan derefter anvendes i en iterativ tomografi.

Figur 1 illustrerer et yderligere trin 6c, hvor der beregnes tredimensionale følsomhedskerner, som forbinder variationer af de seismiske parametre i en 25 tredimensional model med de resulterende faseresidualer for forskellige frekvenser. Dette inkluderer trin 7 i figur 1, der ikke behøver at udføres, hvis kun trin 6c og ikke trin 6a og 6b udføres. Der tilvejebringes således en tredimensional model af seismiske parametre direkte fra trin 6c, som vist ved 8 i figur 1.

30

Hvis trin 6a og/eller trin 6b udføres, er resultaterne kort over fasehastigheds-og/eller gruppehastighedsresidualer for hver frekvens. Sammen med reference gruppe- og fasedispersionerne fra trin 4 definerer disse kort en dispersionskurve for hver lokation i det område, der undersøges. Hver af 35 disse dispersionskurver kan inverteres til tilvejebringelse af en endimensional model af seismiske parametre ved anvendelse af en passende fremad- 13 DK 177865 B1 modelleringsalgoritme til bestemmelse af syntetisk gruppe-dispersion og fase-dispersion for de endimensionale modeller. Samlingen af de resulterende modeller definerer en tredimensional model af seismiske parametre. Dispersionskurverne for Love- og Rayleigh-bølger kan inverteres 5 sammen.

Figur 4a illustrerer en flerhed af stationer, der leverer synkroniserede eller samtidige registreringer af omgivelsesstøj, hvor hver station er illustreret med en inverteret trekant. De par af registreringer, der processeres sammen, 10 leveres af par af stationer, der er indbyrdes forbundet med et enkelt lige linje.

Resultaterne af den tomografi, der udføres i trin 6a til 7, illustreres ved Rayleigh-hastighedskort for hver frekvens, som vist i figur 4b. Den ved 15 viste inversion resulterer i den tredimensionale model af seismiske parametre, som vist i figur 4c, og tilvejebringer for eksempel en model af 15 overfladebølgehastigheder i det subsurface-område, der undersøges.

Den interessante frekvens afhænger af dybden af det interessante område, som skematisk illustreret i fig. 5. I den øverste del af figur 5 vises fundamental Rayleigh-mode-dispersion, der forbinder de exciterede 20 frekvenser med propagations-træghed. I den nederste del af figur 5 vises amplituden med dybde af denne Rayleigh-bølge for tre eksempler på frekvenser. Det er en vigtig egenskab hos overfladebølger, at jo lavere frekvensen er, jo dybere er penetreringsdybden. I eksemplet i figur 5 sampler den lave frekvens f1 det interessante område, mens de andre med højere 25 frekvenser sampler lavere subsurface-dele. Frekvensen f1 er derfor den interessante frekvens for dette eksempel på et interessant område. Den interessante bølgelængde kan beregnes som vist i ligningen til højre på fig.

5. For at opnå en optimal lateral opløsning for den interessante dybde er inter-station afstandene til tomografien fordelt mellem % bølgelængde af 30 interesse og 2 gange den interessante bølgelængde. Det er også ønskeligt at måle højere frekvenser end den interessante frekvens på grund af det faktum, at Rayleigh-bølgen ved lave frekvenser (f1 i figur 5) integrerer subsurface-egenskaberne over et område med stor dybde. Hvis der i det sidste trin af inversionen til en subsurface-model udføres en konvertering fra 35 frekvens til dybde, er det meget ønskeligt at have denne højere frekvens information. Dataene til dette kan registreres med geometrien for den 14 DK 177865 B1 interessante frekvens, selv om inter-station afstanden er større end bølgelængden, fordi i dette dybdeområde er det ikke nødvendigt at have den optimale laterale opløsning.

5 Det er således muligt at tilvejebringe en teknik, som kan anvendes til nærfeltet, hvor inter-station afstandene er mindre end eller inden for et bølgelængdeområde. Dette giver stærkt forbedret lateral opløsning i de processerede data, for eksempel i sammenligning med de tidligere beskrevne kendte teknikker, der opererer i fjernfeltet og giver utilstrækkelig 10 opløsning til detektering eller monitorering af strukturer eller træk af carbonhydridreservoirstørrelse. Der tilvejebringes en systematisk tilgang til først at ekstrahere gruppe- og/eller fasedispersion af Love- og/eller Rayleigh-bølge fra registreringer af omgivelsesstøj og derefter at invertere denne information sammen til tilvejebringelse af en subsurface-model. Ved at 15 tilvejebringe en referencemodel af dispersioner og beregne residual- dispersioner overvinder denne tekniks problemer med 2n-spring i de ekstraherede faser og gør dæmpning under tomografiske inversioner hensigtsmæssig.

Claims (22)

1. Fremgangsmåde til detektering eller monitorering af et subsurface-carbonhydridreservoir med tomografi af omgivelsesstøj, omfattende trinnene: 5 opnåelse af interface-bølge-data for omgivelsesstøj ved en flerhed af par af lokationer i et frekvensområde, der er større end eller i det væsentlige lig med 0,01 Hz, og mindre end eller i det væsentlige lig med 2 Hz, hvor interface-bølge-dataene ved lokationerne af hvert par opnås samtidigt, og 10 afstanden mellem lokationerne for hvert af mindst nogle af parrene er mindre end eller i det væsentlige lig en bølgelængde af en interessant frekvens i frekvensområdet; processering af interface-bølge-dataene ved parrene af lokationer med 15 tomografi til opnåelse af gruppehastigheds- og/eller fasehastigheds- tomogrammer; og invertering af tomogrammerne til opnåelse af seismiske parametværdier.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, omfattende det yderligere trin dannelse af en geologisk model fra de seismiske parameterværdier.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, hvorved de seismiske parameterværdier er seismiske hastighedsværdier. 25

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, hvorved processeringstrinnet omfatter krydskorrelering af interface-bølge-dataene for hvert par af lokationer.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, hvorved processeringstrinnet omfatter ekstraktion af Greens funktioner fra krydskorrelationerne.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvorved processeringstrinnet omfatter konvertering af interface-bølge-35 dataene fra afstand-tid-domænet til træghed-frekvens- eller hastighed- frekvens- eller bølgenummer-frekvens-domænet. DK 177865 B1 16

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvorved processeringstrinnet omfatter dannelse af en middelværdi af gruppe-og/eller fasedispersionen af interface-bølge-dataene, bestemmelse af 5 residualgruppe- og/eller fasedispersion med hensyn til middelværdien og udførelse af tomografi på residualgruppe- og/eller fasedispersionen.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, hvorved processeringstrinnet omfatter tilvejebringelse af følsomhedskerner, der forbinder residualgruppe- og/eller 10 fasedispersionen med de seismiske parameterværdier ved en flerhed af forskellige frekvenser.

9. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, omfattende udvælgelse af den interessante frekvens til tilvejebringelse af de 15 seismiske parametre i en interessant dybde.

10. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, omfattende udførelse af processerings- og inversionstrinnene for en flerhed af interessante frekvenser til tilvejebringelse af de seismiske parametre ved 20 en flerhed af interessante dybder til tilvejebringelse af tredimensional seismisk information.

11. Fremgangsmåde til subsurface-carbonhydridundersøgelse, omfattende registrering af interface-bølge-data for omgivelsesstøj ved en flerhed af par af 25 registreringsstationer i et frekvensområde, der er større end eller i det væsentlige lig med 0,01 Flz, og mindre end eller i det væsentlige lig med 2 Hz, hvor interface-bølge-dataene ved stationerne for hvert par registreres samtidigt, og afstanden mellem stationerne for hvert af mindst nogle af parrene er mindre end eller i det væsentlige lig en bølgelængde af en 30 interessant frekvens i frekvensområdet.

12. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvorved interface-bølge-dataene omfatter Rayleigh- og/eller Love- og/eller Scholte-bølge-data. 35 17 DK 177865 B1

13. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvorved interface-bølge-dataene ved lokationerne eller stationerne for hvert par registreres samtidigt for et tidsinterval på mindre end ti dage.

14. Fremgangsmåde ifølge krav 13, hvorved tidsintervallet er større end eller i det væsentlige lig 30 minutter.

15. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvorved afstanden mellem lokationerne eller stationerne for hvert af de 10 mindst nogle par er mindre end eller i det væsentlige lig bølgelængderne af alle interessante frekvenser.

15 DK 177865 B1

16. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvorved interface-bølge-dataene amplitudenormaliseres. 15

17. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvorved mindst nogle af lokationerne eller stationerne er positioneret omkring og over en saltdiapir-lokation.

18. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, hvorved mindst nogle af lokationerne eller stationerne er positioneret omkring en brønd på forskellige tidspunkter for monitorering af variationer i reservoiregenskaber under produktion.

19. Program til programmering af en computer til at udføre en fremgangs måde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav.

20. Computerlæsbart medium, der indeholder et program ifølge krav 19.

21. Computer, der er programmeret med et program ifølge krav 19.

22. Apparat, der er indrettet til udførelse af en fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 18.