使用梯度傳感器的波場(chǎng)分離的制作方法
【專(zhuān)利摘要】從至少一個(gè)平移勘測(cè)傳感器接收與地下結(jié)構(gòu)有關(guān)的地震數(shù)據(jù)，并且從至少一個(gè)梯度傳感器接收梯度傳感器數(shù)據(jù)。在組合地震數(shù)據(jù)和梯度傳感器數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分離地震數(shù)據(jù)中的P波場(chǎng)和S波場(chǎng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】使用梯度傳感器的波場(chǎng)分離
【背景技術(shù)】
[0001]地震勘測(cè)用于識(shí)別地下元素，例如油氣儲(chǔ)層、淡水含水層、注氣區(qū)等等。在地震勘測(cè)中，震源位于地表或海底的不同位置，激活震源以產(chǎn)生直接導(dǎo)入地下結(jié)構(gòu)的地震波。
[0002]由震源產(chǎn)生的地震波傳播到地下結(jié)構(gòu)內(nèi)，地震波的一部分被反射回表面，以由地震傳感器(例如，地震檢波器、加速度計(jì)等)接收。這些地震傳感器產(chǎn)生表示檢測(cè)到的地震波的信號(hào)。對(duì)來(lái)自地震傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理，以得到關(guān)于地下結(jié)構(gòu)的成分和特性的信息。
[0003]一種典型的基于陸地的地震勘測(cè)布置包括在地面上部署地震傳感器的陣列。海洋勘測(cè)通常涉及在拖纜或海底電纜上部署地震傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)一些實(shí)施例，涉及地下結(jié)構(gòu)的地震數(shù)據(jù)是從至少一個(gè)平移勘測(cè)傳感器接收到的。梯度傳感器數(shù)據(jù)是從至少一個(gè)梯度傳感器接收到的?；诘卣饠?shù)據(jù)和梯度傳感器數(shù)據(jù)分離地震數(shù)據(jù)中的P波場(chǎng)和S波場(chǎng)。
[0005]一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，一種系統(tǒng)包括存儲(chǔ)介質(zhì)，以存儲(chǔ)由至少一個(gè)平移勘測(cè)傳感器得到的地震數(shù)據(jù)，以及由至少一個(gè)梯度傳感器得到的梯度傳感器數(shù)據(jù)。系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個(gè)處理器，以將地震數(shù)據(jù)和梯度傳感器數(shù)據(jù)組合，以得出P波場(chǎng)和S波場(chǎng)。
[0006]一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)其它的實(shí)施例，一種制品包括至少一個(gè)存儲(chǔ)指令的機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，該指令一經(jīng)執(zhí)行會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)從至少一個(gè)平移勘測(cè)傳感器接收與地下結(jié)構(gòu)有關(guān)的地震數(shù)據(jù)，從至少一個(gè)梯度傳感器接收梯度傳感器數(shù)據(jù)，以及在組合地震數(shù)據(jù)與梯度傳感器數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分離地震數(shù)據(jù)中的P波場(chǎng)和S波場(chǎng)。
[0007]通過(guò)下面的描述、附圖以及權(quán)利要求，其它的或替代的特征將會(huì)變得清楚。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]相對(duì)于下面的附圖描述一些實(shí)施例:
[0009]圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的可以設(shè)置為執(zhí)行地震勘測(cè)的傳感器組件的示例布置的示意圖；
[0010]圖2和圖3是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的傳感器組件的示意圖；以及
[0011]圖4和圖5是根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的波場(chǎng)分離的處理的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在地下結(jié)構(gòu)的地震勘測(cè)(海洋或基于陸地的地震勘測(cè))中，地震傳感器用來(lái)測(cè)量地震數(shù)據(jù)，例如位移、速度或加速數(shù)據(jù)。地震傳感器可以包括地震檢波器、加速度計(jì)、MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))傳感器，或任何其它類(lèi)型的測(cè)量至少在豎直方向和可能一個(gè)或兩個(gè)水平方向上表面的平移運(yùn)動(dòng)(例如，位移、速度和/或加速)的傳感器。這樣的傳感器被稱(chēng)為平移勘測(cè)傳感器，因?yàn)樗鼈兛睖y(cè)平移的(或矢量的)運(yùn)動(dòng)。
[0013]每個(gè)地震傳感器可以是單個(gè)部件(IC)、兩個(gè)部件(2C)或三個(gè)部件(3C)的傳感器。IC傳感器具有一感測(cè)元件沿單個(gè)方向感測(cè)波場(chǎng)；2C傳感器具有兩個(gè)感測(cè)元件沿兩個(gè)方向(其通常是彼此正交的，在設(shè)計(jì)、制造和/或放置容差內(nèi))感測(cè)波場(chǎng)；3C傳感器具有三個(gè)感測(cè)元件沿三個(gè)方向(其通常是彼此正交的)感測(cè)波場(chǎng)。
[0014]在地球表面處的地震傳感器可以記錄在自由表面(例如，地表或海底)的正下方的彈性波場(chǎng)的矢量部分。當(dāng)部署多部件傳感器后，可以在多個(gè)方向上測(cè)量矢量波場(chǎng)，例如在三個(gè)正交方向(豎直的Z、水平主測(cè)線X、水平聯(lián)絡(luò)測(cè)線Y)上測(cè)量矢量波場(chǎng)。在海洋地震勘測(cè)作業(yè)中，可以為水中檢波器傳感器額外設(shè)置多部件矢量傳感器以測(cè)量水中壓力波動(dòng)。
[0015]記錄的地震數(shù)據(jù)可能包括來(lái)自噪聲的貢獻(xiàn)，該噪聲包括諸如地滾噪聲的水平傳播噪聲。地滾噪聲是指由震源或其它源(例如行駛的汽車(chē)、發(fā)動(dòng)機(jī)、泵和自然現(xiàn)象(例如風(fēng)和海浪))產(chǎn)生的地震波，它們一般沿地表朝著地震接收器水平行進(jìn)。這些水平行進(jìn)地震波，例如瑞利波(Rayleigh wave)或洛夫波(Love wave),是可能污染地震數(shù)據(jù)的不期望的成分。另一類(lèi)型的地滾噪聲包括在海平面以下水平傳播的斯科爾特波(Scholte wave)。其它類(lèi)型的水平噪聲包括彎曲波或膨脹波。另一類(lèi)型的噪聲包括空氣波，其是一種在海洋勘測(cè)背景中在空氣-水界面?zhèn)鞑サ乃讲ā?br> [0016]作為一種高振幅、典型的橢圓偏振、低頻率、低速度、分散的噪聲串(train)，地滾噪聲通常在炮記錄(shot record,由一個(gè)或多個(gè)地震傳感器收集)中是可見(jiàn)的。地滾噪聲通常扭曲或掩蓋了包含來(lái)自更深的地下反射物的信息的反射事件。為了基于在地震勘測(cè)作業(yè)中收集的地震數(shù)據(jù)來(lái)增強(qiáng)在確定地下結(jié)構(gòu)的特性中的精確度，希望消除或衰減來(lái)自噪聲的貢獻(xiàn)，所述噪聲包括地面滾動(dòng)噪聲或另一類(lèi)型的噪聲。
[0017]在地滾噪聲移除后，通常假設(shè)測(cè)得的地震數(shù)據(jù)的豎直分量主要包含P波，而地震數(shù)據(jù)的水平分量主要包含S波。P波(或P波場(chǎng))是壓縮波，而S波(或S波場(chǎng))是剪波。P波場(chǎng)沿地震波傳播的方向延伸，而S波以與地震波傳播的方向大體垂直的方向延伸。
[0018]前面的假設(shè)，即測(cè)得的地震數(shù)據(jù)的豎直分量主要包含P波，而水平分量主要包含S波，對(duì)于近乎垂直的沖擊波場(chǎng)來(lái)說(shuō)是有效的，但是對(duì)于具有更大入射角(例如由于勘測(cè)源和勘測(cè)傳感器之間大的偏移或距離)的沖擊波場(chǎng)來(lái)說(shuō)可能是無(wú)效的。在勘測(cè)源和勘測(cè)傳感器之間有較大的偏移時(shí)，測(cè)得的地震數(shù)據(jù)的每個(gè)分量(豎直分量或水平分量)包含P波場(chǎng)和S波場(chǎng)的混合，這使得數(shù)據(jù)處理更困難并且解析更具有挑戰(zhàn)性。
[0019]另外，勘測(cè)傳感器通常被放置在自由表面(例如地表或海底)的正下方，來(lái)自自由表面的上行波能量被反射，并且轉(zhuǎn)變?yōu)橄滦心芰?。換句話說(shuō)，放置在自由表面正下方的地震傳感器勘測(cè)上行波場(chǎng)和下行波場(chǎng)(其從上行波場(chǎng)反射)兩者。因此，也可以期望分離波場(chǎng)的不同分量(上行P波場(chǎng)、上行S波場(chǎng)、下行P波場(chǎng)以及下行S波場(chǎng))，以分析從地下元素(例如深層儲(chǔ)層)反射的波場(chǎng)中的不同的事件。
[0020]把地震數(shù)據(jù)分解成分離的分量(上行和下行P波場(chǎng)、以及上行和下行S波場(chǎng))的能力通常允許產(chǎn)生更清晰的地下結(jié)構(gòu)的圖像。這樣的更清晰的地下結(jié)構(gòu)的圖像對(duì)于各個(gè)分析是有用的，例如AVO(帶偏移的振幅變化)分析、反演技術(shù)等等。另外，分離的P波場(chǎng)和S波場(chǎng)的結(jié)合分析可以提供關(guān)于地下巖性和結(jié)構(gòu)的有用的信息。
[0021]根據(jù)一些實(shí)施例，為把測(cè)得的地震數(shù)據(jù)(由至少一個(gè)平移勘測(cè)傳感器測(cè)量的)分解成P波場(chǎng)和S波場(chǎng)，可以使用來(lái)自至少一個(gè)梯度傳感器的梯度傳感器數(shù)據(jù)。梯度傳感器是指測(cè)量地震波場(chǎng)的一個(gè)或多個(gè)空間導(dǎo)數(shù)的傳感器，例如測(cè)量波場(chǎng)旋度的傳感器和/或測(cè)量波場(chǎng)散度的傳感器。測(cè)量波場(chǎng)旋度的傳感器可以是旋轉(zhuǎn)傳感器，而測(cè)量波場(chǎng)散度的傳感器可以是散度傳感器。
[0022]在其它的實(shí)施例中，可以使用其它類(lèi)型的梯度傳感器。例如，替代由旋轉(zhuǎn)傳感器測(cè)量旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)可以從通過(guò)緊密間隔開(kāi)的平移勘測(cè)傳感器(其分離小于某一預(yù)先定義的距離或偏移)測(cè)量的平移地震數(shù)據(jù)導(dǎo)出。
[0023]旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)是指地震波場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)分量。作為示例，測(cè)量旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的一種類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)傳感器是來(lái)自位于St.Louis, Missouri的Eentec的R-1旋轉(zhuǎn)傳感器。在其它的示例中，可以使用其它的旋轉(zhuǎn)傳感器。
[0024]旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)是指圍繞一個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)速率(或隨時(shí)間的旋轉(zhuǎn)變化)，例如繞水平主測(cè)線軸⑴和/或繞水平聯(lián)絡(luò)測(cè)線軸⑴和/或繞豎直軸⑵的旋轉(zhuǎn)速率。在海洋地震勘測(cè)背景中，主測(cè)線軸X是指大體上平行于勘測(cè)傳感器的拖纜的運(yùn)動(dòng)方向的軸。聯(lián)絡(luò)測(cè)線軸Y大體上與主測(cè)線軸X正交。豎直軸Z大體上與X和Y二者正交。在基于陸地的地震勘測(cè)背景中，主測(cè)線軸X可以被選擇為任何水平方向，而聯(lián)絡(luò)測(cè)線軸Y可以是大體上與X正交的任何軸。
[0025]在一些示例中，旋轉(zhuǎn)傳感器可以是多部件旋轉(zhuǎn)傳感器，其能夠提供繞多個(gè)正交軸(例如，繞主測(cè)線軸X的Rx，繞聯(lián)絡(luò)測(cè)線軸Y的RY，以及繞豎直軸Z的Rz)的旋轉(zhuǎn)速度的測(cè)量結(jié)果。通常，Ri表示旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，其中下標(biāo)i表示繞其測(cè)量旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的軸(X、Y*Z)。
[0026]在替代的實(shí)施方式中，替代使用旋轉(zhuǎn)傳感器測(cè)量旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)可以由用于測(cè)量沿特定方向(例如豎直方向Ζ)的地震波場(chǎng)分量的至少兩個(gè)緊密間隔開(kāi)的地震傳感器的測(cè)量結(jié)果(被稱(chēng)為“矢量數(shù)據(jù)”或“平移數(shù)據(jù)”)得到。旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)可以由緊密間隔開(kāi)的地震傳感器的矢量數(shù)據(jù)得到，所述地震傳感器位于相距預(yù)定距離之內(nèi)(在下面進(jìn)一步討論)。
[0027]在一些示例中，旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)正交分量中獲得。第一分量在朝向源的方向上(在主測(cè)線-豎直平面，X-Z平面內(nèi)圍繞聯(lián)絡(luò)測(cè)線軸Y的旋轉(zhuǎn))，并且第二分量垂直于第一分量(在聯(lián)絡(luò)測(cè)線-豎直平面，Y-Z平面內(nèi)圍繞主測(cè)線軸X的旋轉(zhuǎn))。
[0028]由于源可以位于距離旋轉(zhuǎn)傳感器位置的任何距離和方位處，第一分量可能并不是總是指向源，而第二分量可能不垂直于第一分量。在這些情況下，可以應(yīng)用下面的預(yù)處理，來(lái)使得兩個(gè)分量在數(shù)學(xué)上朝向上述幾何布置旋轉(zhuǎn)。這種處理被稱(chēng)為矢量旋轉(zhuǎn)，所述矢量旋轉(zhuǎn)提供與矢量旋轉(zhuǎn)所應(yīng)用于的所測(cè)得旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)不同的數(shù)據(jù)。所測(cè)得旋轉(zhuǎn)分量Rx和Ry與矩陣相乘，所述矩陣是角度Θ的函數(shù)，所述角度Θ為旋轉(zhuǎn)傳感器的X軸與從旋轉(zhuǎn)傳感器觀察到的源的方向之間的角度。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 從至少一個(gè)平移勘測(cè)傳感器接收與地下結(jié)構(gòu)有關(guān)的地震數(shù)據(jù)。 從至少一個(gè)梯度傳感器接收梯度傳感器數(shù)據(jù)；以及 基于所述地震數(shù)據(jù)和所述梯度傳感器數(shù)據(jù)分離所述地震數(shù)據(jù)中的P波場(chǎng)和S波場(chǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從旋轉(zhuǎn)傳感器接收所述梯度傳感器數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從散度傳感器接收所述梯度傳感器數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，從具有壓力傳感器和填充有材料的容器的所述散度傳感器接收所述梯度傳感器數(shù)據(jù)，其中，所述壓力傳感器被浸沒(méi)在所述材料中。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從旋轉(zhuǎn)傳感器和散度傳感器接收所述梯度傳感器數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從由多個(gè)平移勘測(cè)傳感器測(cè)量的平移數(shù)據(jù)獲得所述梯度傳感器數(shù)據(jù)，所述多個(gè)平移勘測(cè)傳感器以小于預(yù)先確定的距離間隔開(kāi)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，分離所述P波場(chǎng)和所述S波場(chǎng)包括:識(shí)別上行的P波場(chǎng)和下行的P波場(chǎng)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，分離所述P波場(chǎng)和所述S波場(chǎng)進(jìn)一步包括:識(shí)別上行的S波場(chǎng)和下行的S波場(chǎng)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述平移勘測(cè)傳感器和所述梯度傳感器是并置的。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從所述至少一個(gè)平移勘測(cè)傳感器接收所述地震數(shù)據(jù)包括:從單個(gè)部件的傳感器、兩個(gè)部件的傳感器和三個(gè)部件的傳感器中的一種接收所述地震數(shù)據(jù)。
11.一種系統(tǒng),包括: 存儲(chǔ)介質(zhì)，其用于存儲(chǔ)由至少一個(gè)平移勘測(cè)傳感器得到的地震數(shù)據(jù)、以及由至少一個(gè)梯度傳感器得到的梯度傳感器數(shù)據(jù)；以及 至少一個(gè)處理器，其用于 將所述地震數(shù)據(jù)與所述梯度傳感器數(shù)據(jù)組合，以得出P波場(chǎng)和S波場(chǎng)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)處理器用于將所述地震數(shù)據(jù)與所述梯度傳感器數(shù)據(jù)組合以得出上行的P波場(chǎng)、下行的P波場(chǎng)、上行的S波場(chǎng)和下行的S波場(chǎng)。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括所述至少一個(gè)平移勘測(cè)傳感器和所述至少一個(gè)梯度傳感器，其中，從散度傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器以及散度傳感器與旋轉(zhuǎn)傳感器的組合當(dāng)中選擇所述至少一個(gè)梯度傳感器。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，從地震檢波器、加速度計(jì)以及微機(jī)電系統(tǒng)傳感器當(dāng)中選擇所述平移勘測(cè)傳感器。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述平移勘測(cè)傳感器和所述梯度傳感器是并置的。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)處理器進(jìn)一步用于: 將所述地震數(shù)據(jù)和所述梯度傳感器數(shù)據(jù)從時(shí)間-偏移域變換到允許波場(chǎng)慢度被確切計(jì)算出來(lái)的第二域，其中，在所述第二域中執(zhí)行所述組合；以及 將所述P波場(chǎng)和所述S波場(chǎng)從所述第二域逆變換到所述時(shí)間-偏移域中。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述第二域是tau-p域和f-k域中的一個(gè)。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)平移勘測(cè)傳感器是單個(gè)的平移勘測(cè)傳感器，并且所述至少一個(gè)梯度傳感器是單個(gè)的梯度傳感器，并且所述至少一個(gè)處理器用于將所述單個(gè)的平移勘測(cè)傳感器和所述單個(gè)的梯度傳感器的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行組合。
19.一種包括存儲(chǔ)指令的至少一個(gè)機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的制品，所述指令在執(zhí)行后使系統(tǒng): 從至少一個(gè)平移勘測(cè)傳感器接收與地下結(jié)構(gòu)有關(guān)的地震數(shù)據(jù)； 從至少一個(gè)梯度傳感器接收梯度傳感器數(shù)據(jù)；以及 在組合所述地震數(shù)據(jù)與所述梯度傳感器數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分離所述地震數(shù)據(jù)中的P波場(chǎng)和S波場(chǎng)。
20.如權(quán)利要求19所述的制品，其中，從散度傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器或散度傳感器與旋轉(zhuǎn)傳感器的組合接收所述梯度傳感器數(shù)據(jù)。
21.如權(quán)利要求19所述的制品，其中，所述分離引起上行的P波場(chǎng)、下行的P波場(chǎng)、上行的S波場(chǎng)和下行的S波場(chǎng)的分離。
【文檔編號(hào)】G01V1/24GK103959099SQ201280057818
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月10日
【發(fā)明者】P·埃德姆, E·J·穆扎特, J·O·A·羅伯特松 申請(qǐng)人:格庫(kù)技術(shù)有限公司