NO752569L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for seismiske undersøkelser

til havs ved bruk av refleksjonsprinsippet.

Foreliggende oppfinnelse angår seismiske under-søkelser generelt. Mer spesielt angår den en forbedret fremgangsmåte etter refleksjonsprinsippet for seismiske under-søkelser og som spesielt er anvendbar for operasjoner til havs.

Det har vært kjent ganske lenge at ved seismiske undersøkelser til havs, er det spesielle problemer som man ikke støter på under operasjoner på land. Ett av disse stammer fra det faktum at ved operasjoner til havs er de seismiske detektorer som plaseres under vannoverflaten, føl-somme for seismiske bølger i vannet, uten hensyn til deres bevegelsesretning. Videre blir detektorer av trykktypen vanligvis benyttet, mens det under operasjoner på land benyttes detektorer av ordinær type etter prinsippet ved forflytting eller treghet.

Hittil har seismiske bølger, under sjøoperasjoner, ofte blitt generert ved detonasjon av en eksplosiv ladning som vanligvis ble plasert i en dybde på 3 meter eller mindre under overflaten. Derved unngikk man interferens pro-dusert ved det fenomen som vanligvis blir kalt "bubble bounce", og denne interferensen blir generert ved ladningen som avfyres på større dybder. Imidlertid står et problem igjen når det gjelder undersøkelser til havs og dette stammer fra det faktum at vann er et effektivt medium for over-føring av lyd og seismiske energibølger som kan bevege seg lange avstander horisontalt. Derfor interfererer alle slike signaler som returnerer til eller på andre måter når frem til detektorene eller hydrofonene, og således oppstår skade-lige virkninger på de ønskede refleksjonsdata.

Selv om det hittil har blitt foreslått å benytte en rekke vertikalt avstandsplaserte detektorer spredd i vannet for seismisk undersøkelse, har slike forslag å gjøre med overveldende interferenser fra energi som reflekteres tilbake og ned i vannet ved overgangen mellom luft og vann. Ingen del av dette utkastet angikk seismisk energi som beveger seg horisontalt.

Følgelig er det en hensikt med foreliggende oppfinnelse å sørge for en forbedret fremgangsmåte for seismiske undersøkelser til havs. Videre er det en annen hensikt å sørge for en fremgangsmåte for seismiske undersøkel-ser til havs som eliminerer uønskede horisontalt.gående seismiske bølgeenergier fra en registrering.

Kort fortalt angår oppfinnelsen seismisk under-søkelse til havs etter refleksjonsprinsippet. Den angår en fremgangsmåte for å forbedre karakteren av registrerte data som blir utviklet fra seismiske detektorer plasert i en vannmasse. Fremgangsmåten innbefatter trinnene for å danne en kilde med seismisk energi i vannmassen og for å plasere i det minste to av detektorene vertikalt avstandsplasert i vannmassen. Fremgangsmåten innbefatter også trinnet for å subtrahere signalene som genereres av en av detektorene fra signalene som genereres av den andre detektoren for å kansellere seismisk energi som beveger seg i horisontalplanet, mens energien som beveger seg i vertikalplanet, forsterkes.

Igjen kort fortalt, angår oppfinnelsen seismisk undersøkelse til havs etter refleksjonsprinsippet, og den sørger for en fremgangsmåte for å forbedre karakteren av registrerte data som utvikles fra seismiske detektorer plasert i en vannmasse. Fremgangsmåten innbefatter dannelse av en kilde for seismisk energi i vannmassen, og plasering av eri rekke detektorer i en dybde i vannmassen, ved siden av å plasere en korresponderende rekke av detektorer i en annen dybde. Den innbefatter også at det sørrges for en vertikal avstandsplasering mellom de to rekkene av detektorer tilstrekkelig til å produsere en optimal tidsforsinkelse mellom vertikaltgående energimottak ved nevnte rekker av detektorer, og horisontal avstandsplasering av rekken av detek torer i hver dybdegruppe for å oppnå en utstrekning over et på forhånd bestemt område fra plaseringen av den seismiske energikilden. Fremgangsmåten innbefatter også sub-traher ing av signalene som genereres av rekken av detektorer i en dybde fra signalene som genereres av den korresponderende rekken av detektorer i den andre dybden, for å kansellere horisontalt gående seismisk energi, mens den vertikalt gående energien forsterkes, og registrering av de subtraherte signalene for å være istand til å bestemme seismiske refleksjonsdata uten interferens fra horisontalt gående energi.

Igjen kort fortalt, angår oppfinnelsen seismisk undersøkelse etter refleksjonsprinsippet utført i vanndekkede områder. Den innbefatter en fremgangsmåte for å eliminere horisontalt gående seismisk energi som interfererer med. vertikale refleksjonsenergier. Fremgangsmåten innbefatter trinnene for å danne en kilde av seismisk energi i vannet, og plasering av en første rekke av hydrofoner spredd utover et på forhånd bestemt horisontalt område fra kilden av seismisk energi. Den innbefatter også plasering av en andre rekke av hydrofoner som korresponderer med den førs-te rekken og som er spredd utover det samme horisontale område, men i en vertikal avstand fra den første rekken, og subtrahering av signalene som genereres av en av rekken av hydrofoner fra de korresponderende signaler som genereres av den andre rekken av hydrofoner for å eliminere de horisontale seismiske energier. Den innbefatter også filtrering av signaler som er et resultat fra subtraksjon for å bringe tilbake fasen av de resulterende signaler, og registrering av de filtrerte signalene, for å være istand til å bestemme seismiske refleksjonsdata med den horisontale energien eliminert.

Den foregående og andre hensikter og fordeler med oppfinnelsen vil bli mer fullstendig fremsatt nedenfor i forbindelse med den beste måte som er uttenkt av oppfinneren og i forbindelse med hva det er sørget for av illustra-sjoner på tegningene.

Fig. 1 er en skjematisk perspektivtegning som illustrerer basiselementene av en seismisk undersøkelse til havs i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse. Fig, 2 er et skjematisk blokkdiagram som illustrerer trinnene som anvendes i behandlingen av signalene i overensstemmelse med oppfinnelsen. Fig. 3 er et diagram som viser signaler med idealisert bølgeform for å illustrere oppfinnelsen.

Under utførelse av seismiske undersøkelser av vanndekkede områder etter refleksjonsprinsippet, kommer de betydningsfulle signaler ned fra vannmassen og beveger seg i en vertikal retning. Imidlertid er vann en effektiv leder av lyd og således beveger de seismiske energibølger seg over lange horisontale avstander. Følgelig kan det of-te bli tilstedeværelse av interfererende horisontalt gående energi. For eksempel vil en annen seismisk under-søkelsesgruppe i det samme generelle område, produsere horisontalt gående energi fra den kilden som blir benyttet og fra selve fartøyet. Horisontal energi kan også bli re-flektert fra punktkilder eller linjekilder som finnes i vannet.

For å eliminere virkningene av horisontalt gående energier, kan en fremgangsmåte i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, bli anvendt.

Med henvisning til fig. 1, er det således skjematisk angitt en vannmasse 11. Det foregår en seismisk under-søkelse etter refleksjonsprinsippet som blir utført langs en på forhånd bestemt profil eller linje over bunnen av vannmassen 11. For å utføre en slik undersøkelse, kreves det et fartøy eller en båt 12 som frakter det nødvendige elektriske og elektroniske utstyr (ikke vist), som blir benyttet ved utførelsen av de velkjente fremgangsmåter som anvendes ved seismisk undersøkelse etter refleksjonsprinsippet. Fartøyet 12 blir navigert over den ønskede linje for et seismisk profil, mens det tauer en seismisk kilde 15 som er festet til en kabel 16. Elektrisk utstyr ombord på fartøyet 12 vil kontrollere tidspunktet for generering av seismisk energi ved kilden 15. Man vil forstå at kilden 15 kan ha forskjellige utformninger, inkludert en eksplosiv ladning eller plutselig frigjøring av komprimert luft

eller lignende.

Fartøyet 12 tauer også to kabler 19 og 20. Disse fører henholdsvis de elektriske kretsforbindelser fra en rekke hydrofoner eller detektorer 23 og 2 4 til instrumentene (ikke vist) plasert ombord i fartøyet 12.

Det er pekt på at kabelen 19 som gebynner med den første detektoren av strengen av detektorer 2 3, blir kontrollert med hensyn til sin relative dybde under overflaten av vannmassen 11. Dette er angitt ved en dybdepil 27 på illustrasjonen. På lignende måte blir kabelen 20

som begynner med den første av strengen av detektorer 24, kontrollert slik at den blir vertikalt plasert under den andre strengen av detektorer 2 3 på en større dybde. Dette er angitt ved.en annen dybdepil 28.

For grunner som vil bli mer fullstendig forklart nedenfor, vil man se at hver av hydrofonene eller detektorene 2 3 har en korresponderende detektor eller hydro-fon 24 plasert i det vesentlige vertikalt under seg. Den vertikale avstand blir bestemt slik at den seismiske energi som ankommer i en vertikal retning, vil produsere utgangs-signaler fra hver av detektorene 2 3 som er omtrent 1/2 periode ute av fase med de korresponderende utgangssignal-er fra detektoren 24. En periode er tiden for en syklus av signalet. Når på denne måten signalene fra en streng av detektorer blir subtrahert fra den andre, vil den resulterende bølgeformen av vertikalgående seismiske energier ha en maksimal amplitude, uansett hvordan tidsskiftene fra 1/4 periode til 3/4' periode vil virke. Når på den andre siden, slik subtraksjon av signaler blir utført, noe som vil bli mer fullstendig forklart, vil alle horisontalt gående seismiske energier bli kansellert.

For å illustrere det foregående, vil man se at det er to stråleveier 29 og 30 som angir den vertikalt gående seismiske energi fra kilden 15 ned til det reflekter-ende laget under havbunnen og tilbake opp til henholdsvis, den første av detektorene 2 3 og 24. Ankomsten av slik energi vil ha en tidsdifferanse som avhenger av hastigheten til de seismiske bølger i vannmassen 11 og differansen i dybden 27<p>g 28. Følgelig blir denne differanse innstilt til å produsere omkring en kvart bølgelengdeforskjell i de korresponderende seismiske bølger som blir generert av detektorene.

Samtidig er det to stråleveier 31 og 32 som angir horisontalt gående seismisk energi fra kilden 15. Disse stråleveier fortsetter etter refleksjonen fra en steil,

men grunn refleksjonsoverflate 35 og blir returnert henholdsvis langs angitte stråleveier 41 og 42, til henholdsvis den første (nærmest fartøyet 12) detektor av gruppen 23 og av gruppen 24. Ankomsten av denne energien vil skje i det vesentlige samtidig, dvs. de seismiske bølger vil være fullstendig i fase. Følgelig, når den tidligere nevnte subtraksjon av signaler blir utført, vil disse horisontalt gående seismiske bølger kansellere hverandre fullstendig.

Med henvisning til fig. 2 og 3 vil noen tilleggs-sider av trinnene som anvendes under utførelsen av oppfinnelsen, bli beskrevet. Man vil legge merke til at signalene som genereres av detektorene 2 3 (fig. 1) blir ført over kabelen 19 til instrumentene ombord i fartøyet 12. På samme måte blir signalene som genereres av detektoren 24 ført over kabelen 20. Disse instrumentene inkluderer kretser (ikke vist) for å subtrahere signalene fra detektorene 2 3 fra signalene som samtidig genereres av detektorene 24. Denne fremgangsmåten er skjematisk angitt ved å betegne de individuelle detektorer ( eller grupper) ved å bruke de store bok-stavene A, B, C etc, til n, avhengig av hvor mange detektorer som blir anvendt med horisontal avstandsplasering langs hver streng av detektorer 2 3 og 24. Subtraksjonene blir, naturligvis, individuelt utført for hver av kanalene som således er betegnet ved de store bokstaver, og de kan bli utført ved hensiktsmessig elektrisk og/eller elektron-isk utstyr, som bare er angitt ved en del 46 av den delte blokken 47 som er vist i fig. 2.

Man vil forstå at det vanligvis vil være e% be-tydelig antall, f.eks. tjuefire, individuelle detektorer (eller detektorgrupper), som hver vil sørge for en signal-kanal av seismiske data på den vanlige måten for seismisk undersøkelse etter refleksjonsprinsippet. Subtraksjonene som utøves av kretsene i delen 46 av blokken 47, vil subtrahere korresponderende signaler fra hver detektor eller gruppe av detektorer, for å sørge for et resulterende sig-nal for vedkommende kanal. Dette er angitt ved et antall, piler 50, 51 og 52 på delen 46.

Etter subtraksjonene blir signalene fra hver kanal ført gjennom et tilbakevinningsfilter 55. Slike filtere er angitt ved billedteksten på den andre halvdel av blokken 47. De tilbakebragte signalene sørger for seismiske refleksjonsdata hvor horisontalgående seismisk energi er eliminert slik at ingen interferens fra de ovenfor, angitte kilder finnes tilbake. Disse signaler blir overført til en registreringsenhet 60, hvor de mange seismiske spor blir reproduserbart registrert. Registreringen blir vanligvis spilt inn på magnetbånd og kan bli kontrollert på visuell måte. Dette blir gjort slik at de seismiske data kan bli vurdert på en konvensjonell måte..

Fig. 3 illustrerer i idealisert form, signalene som blir ført frem på kanal A fra hver av kablene 19 og 20 med resulterende signaler som etterfølger subtraksjon og filtrering, som forklart ovenfor.

Således illustrerer et representativt spor. 64 signaler som blir ført frem på kabelen 20 fra gruppe eller detektor 24A. En vertikaltgående. seismisk, energibølge 65 er illustrert som en typisk representant av en refleksjons-bølge som blir mottatt av detektoren. Med en kort tids-avstand er en bølge 66 illustrert på samme kanal for å re-presentere en bølge som er dannet av horisontalt gående seismisk energi.

Man vil forstå at sporene som er illustrert i fig. 3, har en tidsskala fra venstre til høyre, og at de er vertikalt.innrettet. På den korresponderende kanal A av kabelen 19, er følgelig den seismiske energien utviklet ved detektoren 23A, representert ved et spor 70. Dette sporet har en korresponderende bølge 71, som, ifølge hva som er forklart ovenfor, ankommer omkring 1/2 syklus senere enn den korresponderende bølgen 65 på kanalen 24A i kabelen 19. På en lignende måte er det også ved et tidspunkt som er senere på sporet 70, en bølge 72 som er dannet ved den horisontalt gående seismiske energi som er den samme som den energien som er angitt ovenfor som representert av bølgen 66 på sporet 64. Man vil legge merke til at disse horisontale energibølger 66 og 72 er nøyaktige i tid,

på grunn av at den horisontalgående energien når disse korresponderende detektorene samtidig.

Et spor 75 representerer det resulterende signalet på kanal A, som blir utviklet ved å subtrahere signalene fra sporet 70 fra signalene fra det korresponderende spor 64.. Man/vil legge merke til at dette produserer en bølge 76 med høy amplitude, men med litt forskjellig form i forhold til bølgene 65 og 71. Det bevirker, også en fullstendig kansellering av de andre to bølgene 66 og 72.

Etter at subtraksjonen har eliminert den horisontale energien, blir signalene bragt tilbake som representert ved et spor 78 som således produserer en bølge 77 med tilbakevinningsfilter.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet ovenfor i en viss detalj i overensstemmelse med de lovene som anvendes , må ikke dette på noen måte tas som begrensning av oppfinnelsen, men bare som en beskrivelse av oppfinnelsen.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for å oppnå seismiske data til havs ved seismiske undersøkelser etter refleksjonsprinsippet, hvor det er sørget for en kilde av seismisk energi i vannet og hvor den genererte seismiske energien blir de- tektert ved i det minste to detektorer som er vertikalt avstandsplasert i vannet, karakterisert ved trinnet for å subtrahere signalene som genereres av en av detektorene fra signalene som genereres av den andre detektoren, for å kansellere horisontalt gående seismisk" energi, mens vertikalt gående energi forsterkes.

2. Fremgangsmåte i overensstemmelse med krav 1, karakterisert ved at detektorene er plasert med en vertikal avstand tilstrekkelig til å produsere en optimal tidsforsinkelse mellom vertikalt gående energi som ankommer til disse detektorene.

3. Fremgangsmåte i overensstemmelse med krav 1 eller krav 2, som ytterligere er karakterisert ved å registrere de subtraherte signaler for å bestemme seismiske refleksjonsdata, uten interferens fra horisontalt gående energi.

4. Fremgangsmåte i overensstemmelse med krav 1 eller krav 2 eller krav 3, karakterisert ved trinnet for å plasere en rekke detektorer, i en dybde og en korresponderende rekke detektorer i en annen dybde under vannoverflaten, og hvor subtraksjonstrinnet innbefatter subtrahering av signalene som genereres av rekken av detektorer i en dybde fra signalene som genererr-es av den korresponderende rekken av detektorer i den andre dybden, for å kansellere horisontalt gående seismisk energi, mens vertikalt gående energi forsterkes.

5. Fremgangsmåte i overensstemmelse med krav 4, karakterisert ved at rekkene av detektorer er horisontalt avstandsplasert slik at de strekker seg over et på forhånd bestemt område fra plaseringen av kilden med seismisk energi.

6. Fremgangsmåte i overensstemmelse med hvilket som helst av. kravene 1 til 5, som ytterligere er karakterisert ved trinnet for å filtrere signalene som er et resultat fra subtraksjonen for å vinne igjen fasen av de resulterende, signaler, og for å registrere de filtrerte signalene for å være istand til å bestemme seismiske refleksjonsdata hvor horisontalenergien er eliminert.