通過加權(quán)疊加同時(shí)采集的波場來壓制4d噪音的制作方法
【專利摘要】一種用于產(chǎn)生地下特征的圖像的方法，包括提供包含關(guān)于所述特征的信息的地震數(shù)據(jù)，包括i)第一數(shù)據(jù)集，包括第一上行波場和第一下行波場，ii)第二數(shù)據(jù)集，包括第二上行波場和第二下行波場，其中，在晚于所述第一數(shù)據(jù)集某時(shí)間間隔的時(shí)間收集所述第二數(shù)據(jù)集；通過從第一上行波場和第二上行波場中的一個(gè)減去另一個(gè)建立上行4D差異數(shù)據(jù)集U，以及通過從第一下行波場和第二下行波場中的一個(gè)減去另一個(gè)建立下行4D差異數(shù)據(jù)集D；建立作為差異數(shù)據(jù)集的相似度的函數(shù)的加權(quán)函數(shù)W；以及通過產(chǎn)生4D相似度疊加建立所述特征的圖像，其中4D相似度疊加定義為(U+D)*W/2。
【專利說明】通過加權(quán)疊加同時(shí)采集的波場來壓制4D噪音
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年12月28日提交的美國申請序列號61/580，693的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容在此引用作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及地震信號處理。更確切地說，本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立但同時(shí)的地下圖像的方法，如使用上行波場和下行波場，以及基于上行波場與下行波場的相似度使用其4D差異的加權(quán)疊加產(chǎn)生降噪圖像。
【背景技術(shù)】
[0004]在地震數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，“4D噪音”是用于描述地震觀測期間記錄的在對比延時(shí)地震信號時(shí)不消失的非重復(fù)性噪音的表達(dá)。在深海地震應(yīng)用中，4D噪音可能起因于許多來源，包括采集幾何形態(tài)的不完全重復(fù)、由于水速變化導(dǎo)致的多次波能量差異、來自其他船舶的地震干擾噪音、涌浪噪音等。同樣，陸上4D噪音可能起因于地下淺層的季節(jié)變化、時(shí)變檢波器伴隨波等。
[0005]在使用海底傳感器比如節(jié)點(diǎn)(OBN)或電纜(OBC)進(jìn)行地震記錄的深海環(huán)境中，有可能通過公知的鏡像偏移技術(shù)分別使用常規(guī)上行波場和下行波場產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立的地下圖像。有用的是思索如何對比這兩種類型的圖像內(nèi)的4D信號與4D噪音。一旦校正了信號在子波和有效覆蓋次數(shù)(fold)中的差異，起因于油氣藏性質(zhì)變化的4D信號在上行和下行數(shù)據(jù)上都相同。相反，4D噪音的表現(xiàn)相當(dāng)不同。例如，由于因水速差異造成多次波污染的4D噪音將相對于上行波場和下行波場上關(guān)注層在不同時(shí)間到達(dá)。在期望從兩個(gè)獨(dú)立但同時(shí)的地下圖像產(chǎn)生單一圖像的任何情況下都會出現(xiàn)類似的問題，即兩個(gè)圖像中的信號將相同但兩個(gè)圖像中的噪音將有所不同。
[0006]利用噪音信號差異的一種方法是疊加上行波場和下行波場，它有效地加倍了觀測的覆蓋次數(shù)并統(tǒng)計(jì)地以因子I/力壓制噪音。不過這種方法并不總是給出期望水平的增強(qiáng)，但是它對提供某種改善技術(shù)仍然是可取的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明允許從4D地震信號產(chǎn)生降噪地震圖像。在某些實(shí)施例中，在應(yīng)用了基于上行與下行4D差異彼此之間相似程度的加權(quán)函數(shù)后通過疊加所述差異壓制4D噪音。
[0008]根據(jù)某些實(shí)施例，一種用于產(chǎn)生地下特征的圖像的方法包括以下步驟:a)提供包含關(guān)于所述特征的信息的地震數(shù)據(jù)，包括第一數(shù)據(jù)集和第二數(shù)據(jù)集，所述第一數(shù)據(jù)集包括第一上行波場和第一下行波場(UpD1)，所述第二數(shù)據(jù)集包括第二上行波場和第二下行波場(U2, D2),其中在晚于所述第一數(shù)據(jù)集某時(shí)間間隔的時(shí)間收集所述第二數(shù)據(jù)集；b)通過從第一上行波場和第二上行波場U” U2中的一個(gè)減去另一個(gè)建立上行4D差異數(shù)據(jù)集U，以及通過從第一下行波場和第二下行波場Dp D2中的一個(gè)減去另一個(gè)建立下行4D差異數(shù)據(jù)集D ;c)建立作為上行4D差異數(shù)據(jù)集與下行4D差異數(shù)據(jù)集D的相似度的函數(shù)的加權(quán)函數(shù)W ;以及d)通過產(chǎn)生4D相似度疊加建立所述特征的圖像，其中4D相似度疊加定義為(U+D)*W/2。
[0009]加權(quán)函數(shù)W 可以選自包括 NRMSD、(1-NRMSD (U, D)/NRMSD_cutoff、NRMSD2、絕對值的平均差異、手動加權(quán)以及上述函數(shù)的冪的組中的函數(shù)。在優(yōu)選實(shí)施例中，加權(quán)函數(shù)W定義為 W = (1-NRMSD (U, D) /2)，其中 NRMSD (U, D) = 2*RMS (U-D) / [RMS (U) +RMS (D)]。
[0010]可以使用在海面的至少一個(gè)震源和在海底的至少一個(gè)檢波器來采集地震數(shù)據(jù)。
[0011]所述方法可以進(jìn)一步包括以下步驟:在UpDpU2和D2之間彼此對齊以及/或者U1與U2對齊和D1與D2對齊，并且也可以包括對齊上行4D差異數(shù)據(jù)集U與下行4D差異數(shù)據(jù)集D的步驟。
[0012]在某些實(shí)施例中，所述方法包括縮放至少兩個(gè)數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)以便均衡多個(gè)門的每一個(gè)中的能量的步驟。所述加權(quán)函數(shù)還可以包含門并且縮放所述數(shù)據(jù)所用的門可以大于所述加權(quán)函數(shù)中使用的門。確切地說，加權(quán)函數(shù)可以是RMS計(jì)算，包含可以小于2個(gè)波長的門，并且縮放所述數(shù)據(jù)所用的門可以大于RMS門。所以，進(jìn)一步RMS門可以選擇為小于10m。
[0013]應(yīng)用本方法的時(shí)間間隔可以是至少一個(gè)月或至少一年。
[0014]根據(jù)其他實(shí)施例，一種用于產(chǎn)生地下特征的圖像的方法包括以下步驟:a)提供包含關(guān)于所述特征的信息的地震數(shù)據(jù)，包括初級波場和次級波場(ApB1) ；b)建立作為初級波場A1與次級波場B1的相似度的函數(shù)的加權(quán)函數(shù)W ;以及c)通過產(chǎn)生相似度疊加而建立所述特征的圖像，其中相似度疊加定義為(Ai+BihW/2。所述方法可以進(jìn)一步包括在某個(gè)時(shí)間間隔之后重復(fù)步驟a)-c)以及通過對比最終的兩個(gè)相似度疊加而計(jì)算延時(shí)數(shù)據(jù)集的步驟。所述方法可以進(jìn)一步包括縮放初級波場和次級波場以便均衡多個(gè)門的每一個(gè)中的能量的步驟。在某些實(shí)施例中，加權(quán)函數(shù)可以包含門并且縮放所述數(shù)據(jù)所用的門可以大于所述加權(quán)函數(shù)中使用的門。加權(quán)函數(shù)可以是RMS計(jì)算，包含小于2個(gè)波長的RMS門，其中縮放所述數(shù)據(jù)所用的門可以大于RMS門。
[0015]初級波場可以與次級波場時(shí)間對齊。
[0016]地震數(shù)據(jù)可以是使用在地表上的至少一個(gè)震源以及井眼中的至少一個(gè)檢波器采集的VSP數(shù)據(jù)，地震數(shù)據(jù)也可以是使用第一個(gè)井眼中的至少一個(gè)震源以及在第二個(gè)井眼中的至少一個(gè)檢波器采集的井間數(shù)據(jù)。作為替代，地震數(shù)據(jù)可以是使用至少一個(gè)震源和位于不同深度的至少兩個(gè)檢波器所采集，并且在每個(gè)檢波器的地震數(shù)據(jù)可以包含上行波場和包括檢波器伴隨波的下行波場。
[0017]在再另外的實(shí)施例中，可以使用至少兩種類型的檢波器，包括但不限于壓力傳感器、應(yīng)變傳感器、速度傳感器和加速度傳感器，來采集地震數(shù)據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更詳細(xì)地理解本發(fā)明，對附圖進(jìn)行了參考，其中:
[0019]圖1是能夠在其中使用本發(fā)明的海上地震系統(tǒng)的示意展示；
[0020]圖2是能夠在其中使用本發(fā)明的VSP地震系統(tǒng)的示意展示；
[0021]圖3是能夠在其中使用本發(fā)明的井間地震系統(tǒng)的示意展示。
[0022]雖然下面關(guān)于海上地震系統(tǒng)介紹了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明在任何地震系統(tǒng)中都適用。【具體實(shí)施方式】
[0023]首先參考圖1，在海上地震系統(tǒng)10中本發(fā)明是有利的，系統(tǒng)10包括在海面14上的至少一個(gè)聲源12以及在海底18上或附近的至少一個(gè)感測節(jié)點(diǎn)16。展示為層位22的受關(guān)注地下特征位于海底18以下的地下20中。
[0024]在系統(tǒng)10中，在每個(gè)源12與感測節(jié)點(diǎn)16之間有多條可能的聲波路徑。確切地說，某些路徑將引起上行波到達(dá)節(jié)點(diǎn)16，如在24所展示，而某些路徑將引起下行波到達(dá)節(jié)點(diǎn)16，如在26所展示。每個(gè)下行波場都具有在氣-水界面的反射系數(shù)接近-1.0的附加反射28。下行波場具有超越上行波場的兩個(gè)重要優(yōu)勢，即下行波場可以對近海底環(huán)境成像，以及下行波場具有更大的照明區(qū)域，引起深部覆蓋次數(shù)增加。
[0025]上行波場的數(shù)據(jù)或者下行波場的數(shù)據(jù)都將包含關(guān)于層位22(和/或其他地下特征)和感測之時(shí)存在的噪音這二者的信息。這在基線地震數(shù)據(jù)的逆時(shí)偏移(RTM)深度圖像中很明顯。在優(yōu)選實(shí)施例中，上行數(shù)據(jù)與下行數(shù)據(jù)圖像時(shí)間對齊和/或深度對齊以去除剩余時(shí)移并縮放以均衡rms能量，正如本領(lǐng)域公知。未做進(jìn)一步處理時(shí)，上行和下行圖像看來非常相似。
[0026]使用在不同時(shí)間點(diǎn)收集的RTM數(shù)據(jù)集，通過從一個(gè)數(shù)據(jù)集減去另一個(gè)能夠產(chǎn)生延時(shí)(4D)差異，并且典型情況下在基線與監(jiān)測地震數(shù)據(jù)時(shí)間對齊之后做到這一步。使用上行偏移或下行偏移能夠產(chǎn)生4D差異。當(dāng)上行波場和下行波場的4D差異被對齊和對比時(shí)，許多4D信號遠(yuǎn)超過噪音水平。如果已經(jīng)執(zhí)行了上述縮放以使能級與更高覆蓋次數(shù)的下行波場匹配，上行波場的淺層部分將包含多于更深層部分的噪音。
[0027]無論如何，上行和下行4D差異部分都將既包含4D信號又包含4D噪音。4D信號起因于油氣藏性質(zhì)隨時(shí)間的變 化，而且應(yīng)當(dāng)在上行和下行數(shù)據(jù)上幾乎一致，只能預(yù)期由于炮檢距分布的改變和射線路徑透射成像問題而引起的微小差異。相反，預(yù)期上行波場和下行波場的4D噪音完全不同。換言之，盡管來自一致源的噪音(如多次波、涌浪噪音等)在兩個(gè)波場中都存在，但是它們將在不同的時(shí)間和位置到達(dá)。
[0028]壓制4D噪音的一種方法是上行和下行4D差異的簡單疊加。疊加是減小噪音的好方法并且對于純隨機(jī)噪音此方法產(chǎn)生(I V!)的統(tǒng)計(jì)改善。所產(chǎn)生圖像的視覺檢查揭示出4D差異的疊加在更深的部位看起來噪音比兩個(gè)輸入都有某種程度減少，但是在淺層區(qū)域與僅僅下行波場相比噪音更多，因?yàn)樯闲袛?shù)據(jù)噪音更多。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，結(jié)合這些數(shù)據(jù)集的替代方法必須使用基于這兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)集的相似度的加權(quán)函數(shù)建立上行與下行4D差異的加權(quán)疊加。通過在輸入不相似時(shí)選擇加權(quán)函數(shù)接近0.0而在它們相似時(shí)接近1.0,能夠減弱4D噪音。
[0030]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，基于長度優(yōu)選為0.5、1、1.5或2個(gè)波長的短門中4D差異數(shù)據(jù)的歸一化均方根(RMS)差異(NRMSD)，能夠構(gòu)建良好的加權(quán)函數(shù)。在以下介紹的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)門小于200ft，小于IOOft或在某些情況下小于10ft。
[0031]在U和D分別表示上行波場和下行波場的延時(shí)差異的優(yōu)選實(shí)施例中，NRMSD差異為:
[0032]NRMSD (U, D) = 2.*RMS (U-D) [RMS (U) +RMS (D)]
[0033]可能的NRMSD值的范圍從O ( —致)到2 ( 一致但符號相反)，并能夠用于產(chǎn)生加權(quán)函數(shù) W= (1-NRMSD (U, D)/2)。
[0034]雖然NRMSD是一種優(yōu)選類型的加權(quán)函數(shù)，但是應(yīng)當(dāng)理解，任何適宜的加權(quán)函數(shù)W只要是兩個(gè)數(shù)據(jù)集相似度的函數(shù)都能夠使用，包括但不限于上述W= (l-NRMSD(U，D)/2)。因此作為替代，W能夠被定義為(l-NRMSD(U，D)/NRMSD_Cutoff，其中預(yù)定的截止值以上的NRMS值被設(shè)定為零，或者能夠基于NRMSD2，或基于絕對值的平均差異、人工加權(quán)和/或任何前者的冪。
[0035]在W = l-NRMSD/NRMSD_cuttoff的實(shí)施例中，截止值設(shè)定在或低于I而不是允許在I與2之間的值。這具有更有效地壓制噪音的效果，但代價(jià)為損失部分信號。在這些實(shí)施例中，小于零的W的值被設(shè)定為零。
[0036]應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選情況下按每個(gè)數(shù)據(jù)集的需要執(zhí)行縮放和/或時(shí)間對齊，優(yōu)選情況下在計(jì)算差異、疊加或數(shù)據(jù)集的其他組合之前執(zhí)行。正如本領(lǐng)域公知，能夠使用匹配濾波器執(zhí)行縮放和對齊。
[0037]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，“4D相似度疊加”被定義為(U+D)*W/2。當(dāng)數(shù)據(jù)噪音很大時(shí)，加權(quán)函數(shù)W將接近O并且4D相似度疊加將不大，有效地壓制了 4D噪音。在具有真實(shí)4D信號的區(qū)域中，W將接近I并且信號將被保留。與非加權(quán)疊加相比，使用200英尺的RMS門得到的4D相似度疊加圖像顯示出了 4D噪音的顯著壓制。
[0038]為了量化在加權(quán)疊加中的降噪，能夠?qū)€和監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用NRMSD函數(shù)。僅僅作為展示，為了對4D相似度疊加計(jì)算它，實(shí)際早先的下行波場被用作基線數(shù)據(jù)并且通過從基線減去4D相似度疊加產(chǎn)生了合成的后來(監(jiān)測)數(shù)據(jù)集。對中心為15000ft的3000英尺門中的上行、下行和4D相似度疊加數(shù)據(jù)計(jì)算的NRMSD(基線、監(jiān)測)的對比表明在4D相似度疊加結(jié)果上NRMSD值大為降低并且某些潛在的4D信號從噪音中更加突出。
[0039]如上所述，相似度疊加有效地壓制噪音同時(shí)保留期望的4D信號。在以下段落中，我們從理論上對比在有和沒有4D信號的區(qū)域中我們期望什么。
[0040]
孝0 咚有崞帑學(xué)章巧軍參。
[0041]在僅有隨機(jī)噪音的區(qū)域，我們預(yù)期NRMSD(U,D) = Vi和w ^ 0.3。在這個(gè)區(qū)
域中的4D相似度疊加近似等于0.3*(U+D)/2，與常規(guī)疊加(U+D)/2相比其降噪因子為3。
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種用于產(chǎn)生地下特征的圖像的方法，包括以下步驟: a)提供包含關(guān)于所述特征的信息的地震數(shù)據(jù)，包括: i)第一數(shù)據(jù)集，包括第一上行波場和第一下行波場(UnD1), ?)第二數(shù)據(jù)集，包括第二上行波場和第二下行波場(U2，D2)， 其中，在晚于所述第一數(shù)據(jù)集某時(shí)間間隔的時(shí)間收集所述第二數(shù)據(jù)集； b)通過從第一上行波場和第二上行波場U”U2中的一個(gè)減去另一個(gè)建立上行4D差異數(shù)據(jù)集U，以及通過從第一下行波場和第二下行波場DpD2中的一個(gè)減去另一個(gè)建立下行4D差異數(shù)據(jù)集D ; c)建立作為上行4D差異數(shù)據(jù)集與下行4D差異數(shù)據(jù)集D的相似度的函數(shù)的加權(quán)函數(shù)W;以及 d)通過產(chǎn)生4D相似度疊加建立所述特征的圖像，其中4D相似度疊加定義為(U+D)*W/2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述加權(quán)函數(shù)W選自包括NRMSD、(1-NRMSD(U, D)/NRMSD_cutoff、NRMSD2、絕對值的平均差異、手動加權(quán)以及上述函數(shù)的冪的組中的函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，所述加權(quán)函數(shù)W被定義為
W = (1-NRMSD (U, D)/2),
其中 NRMSD (U, D) = 2*RMS (U-D) / [RMS (U) +RMS (D)]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，使用在水面上的至少一個(gè)震源和在海底的至少一個(gè)檢波器來采集地震數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在UpDp U2和D2之間彼此對齊的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括對劑1與U2和對齊D1與D2的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括對齊上行4D差異數(shù)據(jù)集U與下行4D差異數(shù)據(jù)集D的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括縮放至少兩個(gè)數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)以便均衡多個(gè)門的每一個(gè)中的能量的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述加權(quán)函數(shù)包括門并且縮放所述數(shù)據(jù)所用的門大于所述加權(quán)函數(shù)中所用的門。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，所述加權(quán)函數(shù)是包括門的RMS計(jì)算，所述RMS門小于2個(gè)波長，以及縮放所述數(shù)據(jù)所用的門大于RMS門。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，所述RMS門被選擇為小于10m。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述時(shí)間間隔是至少一個(gè)月。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述時(shí)間間隔是至少一年。
14.一種用于產(chǎn)生地下特征的圖像的方法，包括以下步驟: a)提供包含關(guān)于所述特征的信息的地震數(shù)據(jù)，包括初級波場和次級波場(ApB1)； b)建立作為初級波場A1與次級波場B1的相似度的函數(shù)的加權(quán)函數(shù)W；以及 c)通過產(chǎn)生相似度疊加而建立所述特征的圖像，其中相似度疊加定義為(Ai+BihW/2。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括在某個(gè)時(shí)間間隔之后重復(fù)步驟a)-c)以及通過對比最終的兩個(gè)相似度疊加而計(jì)算延時(shí)數(shù)據(jù)集的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括縮放初級波場和次級波場以便均衡多個(gè)門的每一個(gè)中的能量的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，所述加權(quán)函數(shù)包括門，以及縮放所述數(shù)據(jù)所用的門大于所述加權(quán)函數(shù)中所用的門。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，所述加權(quán)函數(shù)是包括門的RMS計(jì)算，所述RMS門小于2個(gè)波長，以及縮放所述數(shù)據(jù)所用的門大于RMS門。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括時(shí)間對齊初級波場與次級波場的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，所述地震數(shù)據(jù)選自以下數(shù)據(jù)組成的組:使用在地表上的至少一個(gè)震源以及井眼中的至少一個(gè)檢波器采集的VSP數(shù)據(jù)，使用第一個(gè)井眼中的至少一個(gè)震源以及在第二個(gè)井眼中的至少一個(gè)檢波器采集的井間數(shù)據(jù)，以及使用至少一個(gè)震源和位于不同深度的至少兩個(gè)檢波器采集的數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，在每個(gè)檢波器的地震數(shù)據(jù)包含上行波場和包括檢波器伴隨波的下行波場。
22.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，使用至少兩種類型的檢波器采集地震數(shù)據(jù)，所述至少兩種類型的檢波器選自以下傳感器組成的組的:壓力傳感器、應(yīng)變傳感器、速度傳感器和加速度傳 感器。
【文檔編號】G01V1/30GK104024890SQ201280064877
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】P·J·海契爾, J·L·洛佩茲, K·霍爾曼 申請人:國際殼牌研究有限公司