NO821289L - PROCEDURES FOR SEISMIC INVESTIGATIONS - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår marine seismiske undersøkelser i områder med fallende undergrunnsformasjoner. This invention relates to marine seismic surveys in areas with subsiding subsurface formations.

US-patent nr. 3.696.331 beskriver en prosesseringsteknikk .forUS Patent No. 3,696,331 describes a processing technique for

å oppnå forbedrede estimater av hastighet i områder med fallen-to obtain improved estimates of speed in areas of fall-

de undergrunnsformasjoner. Den metode som patentskriftet om-handler, blir vanligvis brukt i sammenheng med en rekke eller sekvens av seismogrammer som blir frembragt ved hjelp av en skuddteknikk betegnet som CDP-undersøkelse (common depth point surveying). Ved denne teknikk blir en seismisk trase frembragt ved hjelp av hver kilde blant et antall kilder som beveges langs den seismiske undersøkelseslinje, slik at det fremkommer et antall traser for hvert punkt på et gitt under-grUnnslag. Disse seismiske traser blir så prosessert med forskjellige antatte verdier av fall, hastighet og forplantnings-tid inntil det blir indikert en maksimal seismisk signalutgangs-effekt, hvilket viser at de korrekte verdier av fall og hastighet er blitt utvalgt. På denne måte kan det bygges opp et bilde av undergrunnslagene eller -horisontene, ut fra de opp-rinnelige seismiske traser. the underground formations. The method that the patent document deals with is usually used in connection with a series or sequence of seismograms that are produced using a shot technique known as CDP (common depth point surveying). With this technique, a seismic trace is produced using each source among a number of sources that are moved along the seismic survey line, so that a number of traces are produced for each point on a given sub-baseline. These seismic traces are then processed with different assumed values of dip, velocity and propagation time until a maximum seismic signal output power is indicated, which shows that the correct values of dip and velocity have been selected. In this way, a picture of the subsoil layers or horizons can be built up, based on the rising seismic traces.

Det er nå i forbindelse med foreliggende oppfinnelse utvikletIt has now been developed in connection with the present invention

en forbedret teknikk for marine seismiske undersøkelser i områder med fallende undergrunnsformasjoner. I korthet omfatter denne teknikk generering av seismiske pulser, registrering av de seismogrammer som representerer de reflekterte pulser, an improved technique for marine seismic surveys in areas of dipping subsurface formations. Briefly, this technique includes the generation of seismic pulses, the recording of the seismograms that represent the reflected pulses,

måling av fallet i de reflekterende undergrunnsformasjoner ut fra seismogrammene og omdannelse av de målte fallkarakteri-.stikker til styreparametre for en gruppe (array) av seismiske kilder. Gruppen av kilder blir så styrt slik at energien fra kildene blir reflektert fra den fallende formasjon i tilnærmet vertikal retning og slik at den faller inn på en gruppe (array) hydrofoner med rett vinkel i forhold til denne. measurement of the drop in the reflective underground formations based on the seismograms and conversion of the measured drop characteristics into control parameters for a group (array) of seismic sources. The group of sources is then controlled so that the energy from the sources is reflected from the falling formation in an approximately vertical direction and so that it falls on a group (array) of hydrophones at right angles to it.

Nærmere angivelser av oppfinnelsen samt de nye og særegneFurther details of the invention as well as the new and distinctive ones

trekk ved denne er å finne i patentkravene.features of this can be found in the patent claims.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 og 2 illustrerer et system som utgjør ett eksempel i henhold til oppfinnelsen for utførelse av marine seismiske undersøkelser over fallende formasjoner, In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawings, where: Fig. 1 and 2 illustrate a system which constitutes an example according to the invention for carrying out marine seismic surveys over falling formations,

fig. 3 viser et konvensjonelt registrert seismogramfig. 3 shows a conventionally recorded seismogram

og and

fig. 4 viser en alternativ utførelse hvor den seismiske fig. 4 shows an alternative embodiment where the seismic

kildegruppe er skråttstilt.source group is italicized.

Det henvises nå til utførelseseksemplet på fig. 1. Et fartøy 60 gjennomløper en seismisk undersøkelseslinje eller -kurs for å undersøke undergrunnsformasjonen under et vannlag. En lineær horisontal Reference is now made to the design example in fig. 1. A vessel 60 traverses a seismic survey line or course to examine the subsurface formation beneath a water layer. A linear horizontal

seksjon eller rekke av seismiske kilder S, - S blir slept eftersection or series of seismic sources S, - S is trailed

J ln J ln

fartøyet 60. Likeledes blir det i større avstand fra fartøyet enn kildene, slept en horisontal rekke av akustiske mottagere R 1 ~R-n- Når fartøyet 60 gjennomløper en ønsket undersøkelses-linje, avfyres de seismiske kilder S, -S^samtidig for å frembringe en seismisk trykkbølge i vannlaget. De akustiske mottagere R - R^gir elektriske signaler under påvirkning av mottagningen av seismiske refleksjoner fra undergrunnsformasjonene forårsaket av den seismiske trykkbølge. Disse elektriske signaler"blir gjennom en kabel 61 ført til konvensjonelt registreringsutstyr ombord i fartøyet 60. the vessel 60. Likewise, at a greater distance from the vessel than the sources, a horizontal row of acoustic receivers R 1 ~R-n- When the vessel 60 runs through a desired survey line, the seismic sources S, -S^ are fired simultaneously to produce a seismic pressure wave in the water layer. The acoustic receivers R - R^give electrical signals under the influence of the reception of seismic reflections from the underground formations caused by the seismic pressure wave. These electrical signals are "conducted through a cable 61 to conventional recording equipment on board the vessel 60.

Ved en typisk marin seismisk undersøkelsesoperasjon blir de seismiske kilder - Sn avfyrt samtidig og på repeterende måte efter-hvert som fartøyet 60 gjennomløper undersøkelseslinjen. De seismiske refleksjonssignaler som representeres ved de registrerte signaler fra de akustiske mottagere - R^for hver avfyring av de seismiske kilder, blir konvensjonelt registrert som traser side om side i seismogrammet på Fig. 2.. Ankomsttidene for reflek-sjonssignalene fra mottagerne R^- Rner illustrert som fallende langs kurven H. Denne kurve kan angis ved følgende hyperbolske funksjon: In a typical marine seismic survey operation, the seismic sources - Sn are fired simultaneously and in a repetitive manner after each time the vessel 60 passes through the survey line. The seismic reflection signals, which are represented by the recorded signals from the acoustic receivers - R^ for each firing of the seismic sources, are conventionally recorded as tracing side by side in the seismogram in Fig. 2. The arrival times for the reflection signals from the receivers R^- Rner illustrated as falling along the curve H. This curve can be represented by the following hyperbolic function:

hvor where

T er tidspunktet for refleksjonen på en spesiell seismisk trase, T is the time of the reflection on a particular seismic trace,

Tq er tiden for vedkommende refleksjon på en idea-lisert seismisk trase med et refleksjonspunkt direkte under skuddpunktet, Tq is the time for the relevant reflection on an idealized seismic trace with a reflection point directly below the shot point,

X er den horisontale avstand mellom skuddpunktetX is the horizontal distance between the shooting point

og den mottager som frembringer den spesielle seismiske trase, og and the receiver that produces the particular seismic trace, and

V er den akustiske hastighet som er karakteristisk for det vannlag som den seismiske energi forplanter seg gjennom. V is the acoustic velocity that is characteristic of the water layer through which the seismic energy propagates.

Når det imidlertid foreligger en fallende undergrunnsformasjon med vinkel a mellom horisontalen og formasjonen, vil tidene Tv for de seismiske refleksjoner fra en slik fallende formasjon bli endret i avhengighet av størrelsen av fallvinkelen a slik at ankqmsttidskurven H blir: However, when there is a falling underground formation with an angle a between the horizontal and the formation, the times Tv for the seismic reflections from such a falling formation will be changed depending on the magnitude of the angle of incidence a so that the time-of-arrival curve H becomes:

(Positive fortegn angir en nedadfallende mottagerrekke i for- (Positive signs indicate a descending receiver sequence in

hold til en kildeseksjon.)stick to a source section.)

U.S.-patent 3.696.331 gir et eksempel på en prosess for bestemmelse og lagring av verdier av formasjonsfall i undergrunnen og akustisk hastighet i overensstemmelse med uttrykket i ligning (2). U.S. Patent 3,696,331 provides an example of a process for determining and storing values of subsurface formation drop and acoustic velocity in accordance with the expression in equation (2).

I henhold til foreliggende oppfinnelse foretas et annet gjennomløp av fartøyet 60 langs undersøkelseslinjen og verdiene av fall og akustisk hastighet som bestemt under det første gjennomløp blir nå brukt til å styre den sekvensmessige avfyring av seksjonen av seismiske kilder slik at den resulterende seismiske trykkbølge blir rettet ned i vannet med en ønsket vinkel 9 langs under-søkelseslin jen. Denne ønskede vinkel 0 er slik at den seismiske trykkbølge som illustrert ved 15a på Fig.3treffer den fallende formasjon 62 og blir reflektert vertikalt mot rekken av seismiske mottagere.R^ - R^. En slik retningsvirkning kan bli oppnådd ved å forsinke avfyringstidspunktene for de suksessive kilder S, - Sn, hvilken tidsforsinkelse er gitt ved følgende uttrykk: According to the present invention, a second pass of the vessel 60 is made along the survey line and the values of dip and acoustic velocity determined during the first pass are now used to control the sequential firing of the section of seismic sources so that the resulting seismic pressure wave is directed down in the water at a desired angle 9 along the survey line. This desired angle 0 is such that the seismic pressure wave as illustrated at 15a in Fig.3 hits the falling formation 62 and is reflected vertically towards the row of seismic receivers.R^ - R^. Such a directional effect can be achieved by delaying the firing times for the successive sources S, - Sn, which time delay is given by the following expression:

hvor where

/\ X er den innbyrdes avstand mellom kildene,/\ X is the mutual distance between the sources,

V er hastigheten av den seismiske energi i vannet, og 0 er retningsvinkelen. V is the velocity of the seismic energy in the water, and 0 is the direction angle.

Det er et spesielt aspekt ved denne oppfinnelse at retningsvinkelen 0 er slik at den reflekterte seismiske trykkbølge fra den fallende formasjon 62 forplanter seg vertikalt opp mot vannoverflaten. På denne måte vil den reflekterte seismiske trykk-bølge som illustrert ved 65b på fig. 3,_.. treffe den horisontale rekke av mottagere R^- R^under rett vinkel, hvilket tillater frembringelse av seismogrammer med forbedrede eller fremhevede refleksjoner fra den fallende formasjon. It is a special aspect of this invention that the direction angle 0 is such that the reflected seismic pressure wave from the falling formation 62 propagates vertically up towards the water surface. In this way, the reflected seismic pressure wave as illustrated at 65b in fig. 3,_.. hit the horizontal array of receivers R^- R^ at right angles, which allows the production of seismograms with enhanced or enhanced reflections from the falling formation.

Som det fremgår av ligning (2), står utadbevegelsen av de registrerte refleksjonssignaler fra rekken av mottagere R^- R^i re-lasjon til to ganger Sin av dip-vinkelen a. Følgelig blir det ifølge foreliggende oppfinnelse besørget forsinkelse av avfyringene av de suksessive seismiske kilder S. - S slik at retningsvinkelen As can be seen from equation (2), the outward movement of the recorded reflection signals from the series of receivers R^-R^i is in relation to twice the Sin of the dip angle a. Consequently, according to the present invention, a delay is provided for the firings of the successive seismic sources S. - S so that the direction angle

ln ^ ln ^

0 for den nedadgående seismiske trykkbølge avviker fra vertikalen ' med en størrelse som er det dobbelte av størrelsen av fallvinkelen a for formasjonen 62. Tidssekvensen for avfyringen av de seismiske kilder for å generere hver seismiske trykkbølge kan forandres kon-tinuerlig under det annet gjennomløp langs undersøkelseslinjen, 1 overensstemmelse med de bestemte verdier av fall og hastighet under det første gjennomløp langs undersøkelseslinjen. 0 of the downward seismic pressure wave deviates from the vertical ' by an amount twice the magnitude of the dip angle a of the formation 62. The time sequence of the firing of the seismic sources to generate each seismic pressure wave can be changed continuously during the second pass along the survey line. , 1 agreement with the determined values of fall and speed during the first pass along the survey line.

Som et alternativ kan den foran beskrevne marine seismiske under-søkelsesoperasjon utføres under ett enkelt gjennomløp langs under-søkelseslin jen ved vekselvis å avfyre de seismiske kilder slik at disse først avfyres samtidig alle sammen og en annen sekvens med avfyring av alle kildene. -Efter den første samtidige avfyring, blir verdien av formasjonens fall og den akustiske hastighet bestemt slik som beskrevet ovenfor, og en annen avfyringssekvens blir så foretatt med alle kilder, slik at den resulterende seismiske trykkbølge blir rettet nedad med vinkelen 9 som er den dob belte av størrelsen av fallvinkelen a bestemt under den første samtidige avfyring av alle seismiske kilder. Dette sekvensmønster' med avfyring i en første og en annen sekvens blir gjentatt langs hele undersøkelseslinjen. Det blir brukt egnede utløsnings- eller avfyringskretser for å avfyre kildene efter en tidssekvens som gir tidsforsinkelsen T mellom hver kilde. Et eksempel på en slik utløsningskrets er vist i U.S.-patent 3.687.218. As an alternative, the marine seismic survey operation described above can be carried out during a single pass along the survey line by alternately firing the seismic sources so that these are first fired simultaneously all together and another sequence with firing of all the sources. -After the first simultaneous firing, the value of the formation dip and the acoustic velocity are determined as described above, and another firing sequence is then carried out with all sources, so that the resulting seismic pressure wave is directed downwards by the angle 9 which is the double belt of the magnitude of the dip angle a determined during the first simultaneous firing of all seismic sources. This sequence pattern of firing in a first and a second sequence is repeated along the entire survey line. Suitable triggering or firing circuits are used to fire the sources according to a time sequence which gives the time delay T between each source. An example of such a trigger circuit is shown in U.S. Patent 3,687,218.

En alternativ måte til å oppnå en direktiv rekke eller seksjonAn alternative way to obtain a directive row or section

av kilder er vist på Fig. 4. Den lineære seksjon av kilder blir her slept med en vinkel 0 i forhold til horisontalen slik at den seismiske bølge som frembringes ved samtidig avfyring av kildene, har den riktige retningsvinkel0i forhold til vertikalen. Dette blir oppnådd ved suksessivt å endre lengden av kablene mellpm overflatebøyene og kildene. Det vil si at kabelen 66 er lengre enn kabelen 67, og kabelen 67 er lengre enn kabelen 68 slik at kilden S^er dypere enn kilden S ? og kilden S2er dypere enn kilden S^og så videre. of sources is shown in Fig. 4. The linear section of sources is here dragged at an angle 0 in relation to the horizontal so that the seismic wave produced by simultaneous firing of the sources has the correct direction angle 0 in relation to the vertical. This is achieved by successively changing the length of the cables between the surface bends and the sources. That is, the cable 66 is longer than the cable 67, and the cable 67 is longer than the cable 68 so that the source S^ is deeper than the source S ? and the source S2 is deeper than the source S^ and so on.

Konvensjonelle analoge kretser eller digitale kretser kan brukes til å realisere denne oppfinnelse. Det foretrekkes imidlertid å anvende en liten universal siffer-regnemaskin som plasseres ombord i fartøyet. Et eksempel på en slik regnemaskin som har vært brukt med hell, er en regnemaskin av typen Texas Instruments 980A. Conventional analog circuits or digital circuits can be used to realize this invention. However, it is preferred to use a small universal number calculator that is placed on board the vessel. An example of such a calculator that has been used successfully is a Texas Instruments 980A type calculator.

Selv om spesielle utførelsesformer av oppfinnelsen er vist og beskrevet under henvisning til marine seismiske undersøkelser, Although particular embodiments of the invention have been shown and described with reference to marine seismic surveys,

er det klart at modifikasjoner er mulige, inkludert anvendelse for seismiske undersøkelser på landejorden. it is clear that modifications are possible, including application for seismic surveys on land.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved seismiske undersø kelser, omfattende generering av seismiske pulser fra en kilde som slepes av et sjøgående fartøy, og registrering av seismogrammer som representerer de reflekterte seismiske pulser, karakterisert ved at fallvinkelen for en undergrunnsformasjon av interesse bestemmes ut fra de registrerte seismogrammer og en seismisk kildeseksjon (array) avfyres slik at de seismiske pulser fra kildene rettes nedad i vannet med en vinkel avhengig av den målte fallvinkel slik at den.seismiske bølge som reflekteres fra formasjonen av interesse, forplanter seg vertikalt opp mot vannoverflaten.1. Procedure for seismic investigations, including the generation of seismic pulses from a source towed by a seagoing vessel, and the recording of seismograms representing the reflected seismic pulses, characterized in that the dip angle for an underground formation of interest is determined from the recorded seismograms and a seismic source section (array) is fired so that the seismic pulses from the sources are directed downwards into the water at an angle dependent on the measured angle of incidence so that the seismic wave reflected from the formation of interest propagates vertically up towards the water surface. 2., Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved. at det anvendes en lineær rekke eller seksjon (array) av seismiske kilder for å frembringe de rettede seismiske pulser.2., Method according to claim 1, characterized by. that a linear series or section (array) of seismic sources is used to produce the directed seismic pulses. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at de seismiske pulser dirigeres i retning ved forsinkelse av de seismiske pulser frembragt av hver kilde i seksjonen, med en tidsforsinkelse mellom kildene slik at den seismiske energi blir rettet nedad med den ønskede vinkel.3. Method according to claim 2, characterized in that the seismic pulses are directed in the direction by delaying the seismic pulses produced by each source in the section, with a time delay between the sources so that the seismic energy is directed downwards at the desired angle. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at tidsforsinkelsen er gitt ved 4. Method according to claim 3, characterized in that the time delay is given by hvor t er tidsforsinkelsen, AX er den innbyrdes avstand mellom kildene, Vw er hastigheten av de seismiske pulser i vann og 0 er vinkelen.where t is the time delay, AX is the mutual distance between the sources, Vw is the speed of the seismic pulses in water and 0 is the angle. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at vinkelen 0 er dobbelt så stor som fallvinkelen a for den formasjon.som er av interesse.5. Method according to claim 4, characterized in that the angle 0 is twice as large as the dip angle a for the formation of interest. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at de seismiske pulser blir dirigert i retning ved slep- ning av den lineære kildeseksjon med en vinkel i forhold til' horisontalen og avfyring av kildene i seksjonen samtidig.6. Method according to claim 2, characterized in that the seismic pulses are directed in direction by dragging the linear source section at an angle in relation to the horizontal and firing the sources in the section at the same time. 7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 2-6, karakterisert ved at de seismiske pulser genereres i adskilte punkter langs undersøkelseslinjen og fallende nedad i forhold til en hydrofonrekke (array).7. Method according to one of claims 2-6, characterized in that the seismic pulses are generated at separate points along the survey line and falling downwards in relation to a hydrophone array (array).