專利名稱：向量3分量3維克希霍夫預(yù)堆棧遷移的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)地震遷移的精度的、地球物理勘探的方法。具體地，本發(fā)明使用偏移或零偏移探查測(cè)量來精確地遷移在三維(3-D)表面地震數(shù)據(jù)中、在垂直地震剖面(VSP)中和在交叉井(cross-well)中的地震探查數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)的反射器。
背景技術(shù)：
在表面地震探查中，由地震源注入地球的能量從地下地理特性反映出來，以及被多個(gè)接收機(jī)記錄。這個(gè)過程通過使用形成線(2D獲取)或覆蓋面積(3-D獲取)的、源和接收機(jī)結(jié)構(gòu)被重復(fù)許多次。得到的數(shù)據(jù)被處理來通過使用被稱為遷移的過程產(chǎn)生反射器的圖像。
傳統(tǒng)的反射地震學(xué)利用表面源和接收機(jī)來檢測(cè)來自地下阻抗對(duì)比度(impedance contrast)的反射。得到的圖像由于在源、反射器和接收機(jī)之間的長(zhǎng)的和復(fù)雜的行進(jìn)路徑，常常在空間精度、分辨率和相干性方面受到損害。具體地，由于地震信號(hào)通過具有低的、橫向變化的速度的高吸收性靠近表面的天氣層的雙向通道，地下的圖像可能是質(zhì)量很差的。為了克服這個(gè)困難，通常被稱為垂直地震剖面(VSP)的技術(shù)被開發(fā)來在鉆孔附近的地下成像。在VSP中，使用表面地震源，以及信號(hào)在井下接收機(jī)或井下接收機(jī)陣列處被接收。這是對(duì)于接收機(jī)(或接收機(jī)陣列)的不同的深度重復(fù)進(jìn)行的。在偏移VSP中，多個(gè)間隔開的源被順序地激活，使得能夠成像比起用單個(gè)源可能的更大的距離范圍。
VSP數(shù)據(jù)獲取可以通過在部分或全部完成鉆井后把接收機(jī)沿纜線輸送到井下而完成。VSP方法的優(yōu)點(diǎn)在于，數(shù)據(jù)質(zhì)量比起表面數(shù)據(jù)獲取好得多。VSP獲取也可以通過把接收機(jī)陣列輸送到井下作為井底組件(BHA)的一部分而完成。這被稱為VSP同時(shí)鉆井。
授權(quán)給Wyatt等的美國(guó)專利4,627,036給出VSP方法的早先的例子，該專利全部在此引用以供參考?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，圖上顯示典型的、用于地面地震獲取的VSP結(jié)構(gòu)。在示例的圖上，Vibroseis源11被顯示為把能量傳遞給地球。應(yīng)當(dāng)指出，如果想要的話，可以利用任何其它適當(dāng)?shù)牡卣鹪?，諸如爆炸。在水下環(huán)境中，源可以是氣槍或水下震動(dòng)器。
接收機(jī)12被顯示為位于在鉆孔14中想要的深度。對(duì)于接收機(jī)12的位置，能量在點(diǎn)16處從地下巖層15被反射。從接收機(jī)12產(chǎn)生的輸出被記錄車17記錄。在VSP中，接收機(jī)12典型地被移動(dòng)到新的位置用于每次拍攝，在地音探測(cè)器位置之間的距離是某個(gè)恒定的距離，諸如50英尺。如果想要的話，可以利用間隔開某個(gè)想要的距離的接收機(jī)陣列或可以使用多個(gè)間隔開的源。
由VSP得到的數(shù)據(jù)具有圖2所示的樣子。Wyatt討論被稱為VSP-CDP的處理技術(shù)的使用，通過這種技術(shù)，諸如圖2所示的那樣的VSP數(shù)據(jù)可被堆疊來產(chǎn)生遠(yuǎn)離井的地下的圖像。
地面地震數(shù)據(jù)的遷移的處理過程被使用來得到比起通過CDP或堆疊方法可得到的那些更好的地下的圖像。在遷移時(shí)，目的是放置地震反射在它們的適當(dāng)?shù)目臻g位置在表面CDP方法中，另一方面，假設(shè)反射發(fā)源于在源與接收機(jī)之間中途的反射點(diǎn)。通常使用的、用于遷移的方法是克?；舴蚍椒?，其中定義用于地下的速度模型。計(jì)算從源到不同的點(diǎn)和從不同的點(diǎn)到接收機(jī)的行進(jìn)時(shí)間。反射器的實(shí)際的圖像是通過組合從多個(gè)源接收機(jī)對(duì)到多個(gè)成像點(diǎn)的數(shù)據(jù)而得到的。如果速度模型是合理地精確的，則信號(hào)在正確的圖像點(diǎn)處建設(shè)性地干涉。這個(gè)概念原先是對(duì)于地面地震數(shù)據(jù)開發(fā)的。Wiggins(1984)把遷移的使用擴(kuò)展到其中觀察表面不限于是平的水平面的情形。克?；舴蜻w移對(duì)于VSP數(shù)據(jù)的使用已由Dillon討論。
Dillon的教導(dǎo)限于2-D遷移。最近，VSP克?；舴蛏疃冗w移由Bicquart被使用于3-D VSP數(shù)據(jù)。正如Bicquart指出的，克?；舴蚝推渌鼜V角遷移方法對(duì)于速度誤差是敏感的。在地面反射地震學(xué)中很難精確地得到速度，因此限制在與陡峭的傾斜有關(guān)的結(jié)構(gòu)中克?；舴蜻w移的有效性。與地面地震獲取相反，在VSP中可以從井探查精確地得到合理地精確的速度。通過良好的速度深度信息，克?；舴蛏疃冗w移產(chǎn)生在井附近的更好的3-D深度圖像。然而，在偏移2DVSP和3-DVSP中，源和接收機(jī)相對(duì)于地下成像點(diǎn)是不對(duì)稱的。這種不對(duì)稱性在計(jì)算加權(quán)因子時(shí)需要費(fèi)很大的工作量。
與地震數(shù)據(jù)處理尤其是遷移技術(shù)的改進(jìn)同時(shí)地，繼續(xù)開發(fā)在獲取的數(shù)據(jù)中相當(dāng)基本的特性。近年來，多分量地震數(shù)據(jù)形成獲取的地震數(shù)據(jù)的總量的增加的部分。這樣做的理由是認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的單分量地震數(shù)據(jù)主要響應(yīng)于在地下在垂直方向上壓縮波能量。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)最通常是通過在水下環(huán)境中的壓縮波源和水下聽音器檢測(cè)器或在地面地震獲取中的垂直源和垂直檢測(cè)器獲取的。表示地下的巖石學(xué)和流體內(nèi)容的附加信息是可以從有關(guān)剪切波在地下的傳播的知識(shí)得到的。剪切波的到達(dá)最通常是通過具有不同于垂直的取向的接收機(jī)檢測(cè)的。多分量記錄的附加優(yōu)點(diǎn)在于，即使對(duì)于壓縮能量，接收信號(hào)的三個(gè)分量的知識(shí)可以提供在接收機(jī)處接收到能量的方向的指示，以及在該方向的能量總量。
Hokstad推導(dǎo)出用于預(yù)堆疊多分量克?；舴蜻w移的方程。成像方程是根據(jù)粘滯彈性波理論推導(dǎo)得出的。由Hokstad推導(dǎo)的多分量成像方程的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)允許計(jì)算對(duì)于局部入射和散射波型(qP-qP，qP-qS1，qS1-qS1，等等)的所有的組合的分開的圖像。
Hokstad的教導(dǎo)的限制在于，它們不解決3-D地震成像的真實(shí)世界問題。雖然由Hokstad得出的結(jié)果是非常好的，例子限于2D數(shù)據(jù)，以及不提供處理3-D多分量數(shù)據(jù)的任何實(shí)際的建議。在本發(fā)明中解決3-D多分量數(shù)據(jù)的遷移的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是地下的地球地巖層的成像的方法。地震源在一個(gè)或多個(gè)源位置處被激活，生成地震波而成為地球地巖層。在一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)位置處得到三維(3-D)地震數(shù)據(jù)。接收的地震數(shù)據(jù)包含有關(guān)地球的3-D結(jié)構(gòu)的信息。完成3-C數(shù)據(jù)的3-D克?；舴蜻w移。在克?；舴蜻w移中，使用從每個(gè)源位置到多個(gè)圖像點(diǎn)和從每個(gè)多個(gè)圖像點(diǎn)到每個(gè)接收機(jī)位置的行進(jìn)時(shí)間。源和接收機(jī)可以是在地面或地下位置。典型地，三分量基本上互相正交。在電纜實(shí)施方案中，用于三個(gè)分量的接收機(jī)可以是萬向接頭安裝的。當(dāng)在MWD環(huán)境下使用時(shí)，接收機(jī)可被安裝在非旋轉(zhuǎn)的套筒上，該套筒可被夾持在鉆井壁。接收機(jī)可以是地音探測(cè)器或加速度表。
3-D遷移過程包括前向建模和成像操作。前向建模是計(jì)算地震波行進(jìn)時(shí)間和在提出的速度模型內(nèi)3-D空間中每個(gè)圖像網(wǎng)格處波(射線)-方向角。這些行進(jìn)時(shí)間和射線-方向角是對(duì)于每個(gè)源和接收機(jī)位置計(jì)算的。行進(jìn)時(shí)間可以是對(duì)于壓縮波或是對(duì)于剪切波的。
成像操作通過使用加權(quán)因子相加記錄的反射的地震波能量到在它們的反射的位置。加權(quán)因子是射線幾何關(guān)系、波行進(jìn)時(shí)間、源-接收機(jī)孔徑、小波相位和其它因素的函數(shù)。行進(jìn)時(shí)間被使用來定位在記錄的軌跡中的幅度(反射的能量)。遷移的輸出圖像幅度是一個(gè)代表地球物理反射率的標(biāo)量值。
成像操作可以由現(xiàn)場(chǎng)處理器執(zhí)行。替換地，處理可以在遠(yuǎn)端位置在與獲取不同的時(shí)間完成。來自井地點(diǎn)的數(shù)據(jù)可以通過包括衛(wèi)星鏈路的任何適當(dāng)?shù)难b置或通過互聯(lián)網(wǎng)連接被發(fā)送到遠(yuǎn)端位置。使得處理器能夠接入多分量地震數(shù)據(jù)和執(zhí)行3-C 3-D遷移處理的指令可以位于機(jī)器可讀的存儲(chǔ)器裝置。這些指令使得處理器能夠接入數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。


通過參考附圖可以最好地了解本發(fā)明。圖上相同的標(biāo)號(hào)表示相同的單元，以及其中圖1(現(xiàn)有技術(shù))是用于獲取VSP地震數(shù)據(jù)的典型的地面幾何關(guān)系；
圖2(現(xiàn)有技術(shù))是實(shí)際的VSP地震數(shù)據(jù)的圖；圖3a和3b顯示描繪在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中實(shí)行的操作的框圖；圖4a顯示以x，y，z分量的、典型的3-C地震數(shù)據(jù)；圖4b是在3-D顯示中圖4a的數(shù)據(jù)；圖5顯示圖3a和3b的方法的缺點(diǎn)；圖6a和6b顯示描繪在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中實(shí)行的操作的框圖；圖7a顯示具有一個(gè)源和一個(gè)接收機(jī)的綜合探測(cè)模型；圖7b顯示對(duì)于圖7a的模型的綜合的3-C軌跡；圖8a-8c是通過使用傳統(tǒng)的3-D遷移方法、在圖7b中的數(shù)據(jù)的遷移的圖像的3-D顯示；圖9a-9c是通過使用V3-D遷移方法、在圖7b中的數(shù)據(jù)的遷移的圖像的3-D顯示；圖10a-10c顯示來自2D遷移、傳統(tǒng)的3-D遷移和全向量3-C，3-D遷移場(chǎng)數(shù)據(jù)的結(jié)果的比較；以及圖11顯示3-C萬向接頭安裝的3-C接收機(jī)的例子。
具體實(shí)施例方式
對(duì)于本發(fā)明，使用圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的修改的版本。接收機(jī)12包括間隔開的接收機(jī)的陣列。典型地，使用5-80個(gè)接收機(jī)。每個(gè)接收機(jī)包括三分量(3-C)接收機(jī)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，三個(gè)分量被表示為H1，H2和Z分量，Z分量是垂直分量，以及H1和H2軸與Z軸正交，并且互相正交。接收機(jī)可以是萬向接頭安裝的。這使得在不同的鉆孔中易于使用接收機(jī)。通過這樣的安排，水平分量接收機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)通常是與Z分量接收機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)不同的，因?yàn)楹笳呔哂醒亟邮諜C(jī)的運(yùn)動(dòng)方向作用的重力?？梢允褂玫匾籼綔y(cè)器或加速度表。在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，三個(gè)接收機(jī)在靈敏度方面基本上是相同的，并且沿四面體的頂角取向。接收機(jī)的取向是通過使用現(xiàn)有技術(shù)已知的任何方法被確定的。
處理的基本部分是使用3-C 3-D向量克希霍夫預(yù)堆疊遷移。在實(shí)施遷移本身之前先討論它。3-D預(yù)堆疊克?；舴蜻w移通常被表示為M(x)=Σxs,xrW(xs,xr,x)Psr(ts(xs,x)+tr(x,xr))----(3)]]>其中M(x)是在3-D位置x處遷移的圖像點(diǎn)，W(xs，xr，x)代表加權(quán)因子，或與探查幾何關(guān)系、沿射線路徑的速度、和地音探測(cè)器孔徑有關(guān)的幅度補(bǔ)償函數(shù)。xs和xr是在3-D中源和接收機(jī)位置。W(xs，xr，x)代表是與記錄的反射波場(chǎng)Psr(ts(xs，x)+tr(x，xr))無關(guān)的，其中ts(xs，x)和tr(x，xr)是從源到圖像位置和從圖像位置到源的行進(jìn)時(shí)間。記錄的反射波場(chǎng)Psr是滿足記錄時(shí)間t＝ts(xs，x)+tr(x，xr)對(duì)于源-接收機(jī)對(duì)來說是恒定的條件的散射能量的疊加。遷移處理過程把在時(shí)間t的記錄的反射能量重新分布到其中可存在反射器的橢球(為了簡(jiǎn)化起見，在恒定的速度背景)表面。在每個(gè)位置x處遷移圖像是對(duì)于到每個(gè)接收機(jī)xr的每個(gè)源xs在x處所有的橢球表面的加權(quán)的能量WPsr的疊加。傳統(tǒng)的3-D預(yù)堆疊克希霍夫遷移無方向地映射在t的能量，意味著遷移算子均勻地分布相等的幅度到橢球上所有的點(diǎn)。如上所述，傳統(tǒng)的克?；舴蜻w移沒有考慮從其反射能量的方向。這個(gè)特性將造成產(chǎn)生虛假的鏡面圖像反射。使用向量項(xiàng)允許向量3-C，3-D克希霍夫遷移克服這個(gè)問題。在遷移中使用的記錄的波場(chǎng)Psr是標(biāo)量，一個(gè)分量數(shù)據(jù)，或被旋轉(zhuǎn)到三個(gè)分量數(shù)據(jù)的固定的方向。不使用總的反射波場(chǎng)。
向量3-C，3-D克?；舴蝾A(yù)堆疊遷移(V3-D遷移)是基于由公式(1)給出的、傳統(tǒng)的克?；舴蚶鄯e。主要差別是遷移算子。V3-D遷移處理在每個(gè)時(shí)間采樣點(diǎn)t處的反射波場(chǎng)作為3-D波場(chǎng)向量，而不是如在傳統(tǒng)的3-D克?；舴蜻w移中的標(biāo)量值。進(jìn)入的射線向量(與波前垂直)被引入到公式中。它是代表在接收機(jī)處從反射的圖像點(diǎn)的射線方向的單位向量。當(dāng)通過使用波場(chǎng)Psr(ts(xs，x)+tr(x，xr))構(gòu)建在位置x處的圖像時(shí)，我們只使用從x起源的波場(chǎng)數(shù)據(jù)。定向信息是通過使用3分量輸入數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)極化分析而被確定的。假設(shè)在t時(shí)反射波場(chǎng)向量是 以及在位置xr處單位射線向量是 則遷移公式(1)成為
M(x)=Σxs,xrW(xs,xr,x)A(xs,xr,x),---(2)]]>其中A(xs,xr,x)=R→(x,xr)·P→sr(t,(xs,x)+ts(x,xr))---(3)]]>A(xs，xr，x)是新的遷移算子。加權(quán)因子W(xs，xr，x)沒有改變。
數(shù)據(jù)的處理是通過使用在圖3a和3b上顯示的、使用公式(1)的本發(fā)明的第一實(shí)施例完成的。3-C地震數(shù)據(jù)被旋轉(zhuǎn)到預(yù)定的方向，成為1-C數(shù)據(jù)或把任何1-C(大多數(shù)是垂直分量)數(shù)據(jù)輸入到遷移處理。
用于每個(gè)源和接收機(jī)位置的3-D行進(jìn)時(shí)間表是通過使用用于地下的速度模型被生成101。對(duì)于參照?qǐng)D3a-3b討論的一個(gè)方法，把地震數(shù)據(jù)預(yù)先旋轉(zhuǎn)到通常相應(yīng)于接收機(jī)到源方向100的方向。這在以后可被稱為傳統(tǒng)的方法。生成103對(duì)于每個(gè)接收機(jī)位置的行進(jìn)時(shí)間表。在每個(gè)3-D空間圖像位置x處對(duì)于所有的源-接收機(jī)對(duì)實(shí)行用加權(quán)因子的幅度的累積。幅度是在每個(gè)源-接收機(jī)對(duì)的總的行進(jìn)時(shí)間t＝ts(xs，x)+tr(x，xr)處的軌跡值。加權(quán)因子包括相位校正、射線軌跡幾何校正、源-接收機(jī)孔徑校正、和其它與能量損耗有關(guān)的因子。在每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)處的遷移圖像是在軌跡的所有的貢獻(xiàn)完成(109，111)后以上的累積113的求和結(jié)果。
以上討論的處理3-C 3-D數(shù)據(jù)的方法具有下面討論的幾個(gè)缺點(diǎn)。首先，3-C反射數(shù)據(jù)包含來自所有的方向的能量，包括在如圖4a-b所示的3-D空間中在每個(gè)接收機(jī)位置在每個(gè)記錄采樣時(shí)間的向量。使用單個(gè)分量數(shù)據(jù)或旋轉(zhuǎn)在特定的方向旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)將消除在遷移中來自所有的其它的方向的能量。這導(dǎo)致不完全的遷移圖像。第二，各個(gè)分量遷移結(jié)果的代數(shù)求和/或使用代數(shù)求和的各個(gè)分量數(shù)據(jù)到遷移是不正確的。第三，接收的反射能量是定向的，應(yīng)當(dāng)被定向地分布到它的反射方向。在所有的方位角相等地分布反射能量將產(chǎn)生虛假的鏡像圖像。
圖5顯示用圖3a-3b所示的處理方法的虛假的鏡像圖像的問題。圖5上顯示3-C，3-D VSP獲取幾何關(guān)系的平面圖。源由250表示，以及三個(gè)分量接收機(jī)由221，223和225表示。由231表示的、用于從源250傳播的地震能量的射線路徑在由201表示的真實(shí)結(jié)構(gòu)處被反射以及行進(jìn)到接收機(jī)221，223和225。通過上述的方法，假設(shè)我們使用來自接收機(jī)部件221的反射數(shù)據(jù)，反射能量被相等地發(fā)布到每個(gè)位置201和203。203是虛假反射器。理由是從250到201和從201到221的行進(jìn)時(shí)間等于從250到203和從203到221的行進(jìn)時(shí)間。能量分布在傳統(tǒng)的第一遷移方法中是非定向的。通過使用任何旋轉(zhuǎn)的或非旋轉(zhuǎn)的單分量數(shù)據(jù)，得到類似的結(jié)果。
為了解決以上討論的問題，本發(fā)明的第二實(shí)施例遷移以向量形式的3-C數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)地旋轉(zhuǎn)3-C數(shù)據(jù)。這被顯示于圖6a-6b。正如在本發(fā)明的第一實(shí)施例中那樣，來自單次拍攝的數(shù)據(jù)被收集，以及對(duì)于這個(gè)源的相應(yīng)的行進(jìn)時(shí)間值ts(xs，x)是通過從速度模型進(jìn)行前向建模(或從存儲(chǔ)器恢復(fù))而得到的。對(duì)于在3-D體積中每個(gè)輸出位置得到行進(jìn)時(shí)間。接著，對(duì)于在3-D體積中想要的輸出圖像點(diǎn)x的網(wǎng)格的選擇的接收機(jī)位置得到行進(jìn)時(shí)間值tr(x，xr)303。對(duì)于每個(gè)圖像網(wǎng)格位置點(diǎn)x，從源到接收機(jī)的總的行進(jìn)時(shí)間是。三個(gè)分量幅度是對(duì)于這些軌跡在時(shí)間t得到的307。3-C數(shù)據(jù)被旋轉(zhuǎn)到圖像到接收機(jī)射線方向309。當(dāng)然，必須記住，射線方向通常相應(yīng)于對(duì)于P波的最大幅度的方向，而對(duì)于剪切波，射線方向通常與最大幅度的方向正交。幅度和相位校正被應(yīng)用到跟蹤，以及產(chǎn)品被加到圖像網(wǎng)格311。圖6a上未示出但在克?；舴蜻w移中隱含的是，對(duì)于圖像網(wǎng)格上的多個(gè)圖像點(diǎn)完成處理。
進(jìn)行檢驗(yàn)，以查看是否還有蹤跡。如果是的話，則處理過程回到303。如果對(duì)于這個(gè)特定的源位置不再有蹤跡，則進(jìn)行檢驗(yàn)，查看是否還有源位置301。如果還有源位置，則處理過程回到301。如果不再有源位置，則輸出遷移的圖像317。然后通過使用基本上相同的方法處理附加模式。
以上討論的方法可以通過考慮對(duì)于壓縮波和剪切波在速度域中的各向異性而被實(shí)施。行進(jìn)時(shí)間計(jì)算然后通過使用各向異性速度被完成。
射線方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向的更多的討論例如在Postma的經(jīng)典文章中給出。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例執(zhí)行對(duì)于橫向各向異性媒體的3-C 3-D成像。當(dāng)方位角各向異性(由于應(yīng)變或斷裂)被疊加到TI媒體時(shí)，引起稍微更復(fù)雜的情形。對(duì)于這樣的媒體，彈性張量具有正交對(duì)稱性。最通常類型的地球地巖層具有更復(fù)雜的彈性張量。雖然在理論上有可能通過這樣的媒體進(jìn)行射線跟蹤(例如，參閱Crampin)，但彈性張量的公式是有問題的。
本發(fā)明的方法在上面是參照在VSP探查中獲取的數(shù)據(jù)討論的。在理論上，方法也可被使用于在地面上記錄的數(shù)據(jù)。
為了說明V3-D遷移比起傳統(tǒng)的1-C，3-D克希霍夫預(yù)堆疊遷移的優(yōu)點(diǎn)，我們檢查記錄的小波的脈沖響應(yīng)。為了簡(jiǎn)化起見，在圖7a所示的恒定的背景速度模型中使用單個(gè)源-接收機(jī)對(duì)。記錄的數(shù)據(jù)包含兩個(gè)3分量小波，一個(gè)在1秒以及另一個(gè)在2秒。為了清楚地說明遷移的定向效應(yīng)，記錄的小波的樣本幅度在1秒僅僅在x方向，以及在2秒僅僅在y方向，如圖7b所示。這分別相應(yīng)于在x方向和y方向的反射器。這些軌跡的傳統(tǒng)的、預(yù)先旋轉(zhuǎn)的3-C或1-C數(shù)據(jù)遷移導(dǎo)致一個(gè)或兩個(gè)橢球面，這取決于數(shù)據(jù)在遷移之前如何被旋轉(zhuǎn)。在任何情形下，每個(gè)橢球面的幅度將具有恒定的幅度。這當(dāng)然是由于在傳統(tǒng)的3-D遷移中數(shù)據(jù)的非定向分布。能量被均勻分布到滿足對(duì)于該樣本的行進(jìn)時(shí)間條件的所有的橢球表面點(diǎn)。圖8a，b和c通過使用在最大能量方向上預(yù)先旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)顯示在x和y方向上3-D截面顯示的遷移圖像。圖像幅度在x和y截面上是相同的。幅度的極性對(duì)于接收機(jī)位置是對(duì)稱的，這意味著，能量映射是無方向性的。源和接收機(jī)位置被表示為501和503。
通過利用完全3分量數(shù)據(jù)，來自V3-D遷移的遷移的數(shù)據(jù)是不同的。對(duì)于在1秒的小波，遷移圖像的幅度在x方向達(dá)到最大值，以及在y方向是零。對(duì)于在2秒的小波，幅度在y方向達(dá)到它的最大值，以及在x方向是零。見圖9a-c。V3-D遷移在與接收機(jī)位置相反的方向上從正的圖像產(chǎn)生相反的極性圖像。這是正確的，因?yàn)樵诮邮諜C(jī)的一個(gè)方向上具有正的反射率的反射器的反射響應(yīng)等同于在接收機(jī)的相反的方向上具有負(fù)的反射率的反射器的響應(yīng)。傳統(tǒng)的3-D遷移將生成沿整個(gè)橢圓的相同極性的圖像。
來自場(chǎng)的結(jié)果的例子顯示于圖10a-10c。圖10a是在鹽包附近獲取的傳統(tǒng)的2D數(shù)據(jù)的源-接收機(jī)面上的2D遷移。2D遷移圖像僅僅是對(duì)于源-接收機(jī)剖面的3-D反射的2D投影。圖10b上的圖像是通過使用被預(yù)先旋轉(zhuǎn)到最大能量(以上討論的第一方法)從3-C 3-D VSP克?；舴蜻w移得到的。對(duì)于3-D鹽圖像的遷移結(jié)果沒有正確地解決離線鹽反射；鹽圖像對(duì)于源-接收機(jī)是位置對(duì)稱的。這是由于在傳統(tǒng)的3-D遷移中反射數(shù)據(jù)的無方向性映射沒有把數(shù)據(jù)映射到僅僅它的原先的位置。它對(duì)稱地映射反射能量。用向量3-C，3-D VSP遷移來遷移3-C數(shù)據(jù)，顯示垂直于源-接收機(jī)線的、鹽體的橫向變化(圖10c)，與當(dāng)前的地理解釋相一致。
本發(fā)明的方法是相對(duì)于在纜線上輸送的接收機(jī)組件實(shí)行的VSP探查討論的。然而，這并不是對(duì)本發(fā)明的方法的限制。本發(fā)明的方法也可以通過使用在井底組件(BHA)上輸送的三分量接收機(jī)和地面地震處理被實(shí)行。
參考萬向接頭安裝的接收機(jī)。萬向接頭安裝的接收機(jī)的例子被顯示于圖9，其中三個(gè)傳感器701，703，705被萬向接頭安裝的傾斜的外殼707上。即使在外殼是傾斜的，傳感器701仍能夠保持垂直取向。這樣的結(jié)構(gòu)是必須的，以便得到在固定的參考坐標(biāo)系統(tǒng)上地震場(chǎng)的三個(gè)分量。在鉆井內(nèi)機(jī)殼的取向可以由諸如磁場(chǎng)計(jì)那樣的適當(dāng)?shù)娜∠騻鞲衅鞔_定。
Baker Hughes公司具有多電平接收機(jī)(MLR)，它可以被配置成從1到13電平。這大大地加速數(shù)據(jù)獲取。井下接收機(jī)可以與其它測(cè)井業(yè)務(wù)相組合地運(yùn)行，通過纜線或者管道輸送，減小到井中的行程數(shù)目并且節(jié)省吊裝時(shí)間。在高角度井中，井下接收機(jī)可以在鉆井管道或螺旋管中被輸送，以及也與各種各樣的開孔測(cè)井業(yè)務(wù)相組合地運(yùn)行，大大地減小吊裝時(shí)間。
上述的3C-3D向量遷移方法可以在通用數(shù)字計(jì)算機(jī)上實(shí)施。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到的，用于計(jì)算機(jī)的指令放置在機(jī)器可讀的存儲(chǔ)器裝置中，諸如ROM、EPROM、EAROM、快閃存儲(chǔ)器和光盤。這些可以是計(jì)算機(jī)的一部分或可以通過適當(dāng)?shù)耐ㄐ判诺辣绘溄拥接?jì)算機(jī)，以及甚至可以在遠(yuǎn)端位置。同樣地，以上討論的那種多分量數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)或可以通過適當(dāng)?shù)耐ㄐ判诺辣绘溄拥接?jì)算機(jī)。通信信道可以包括互聯(lián)網(wǎng)，使得用戶能夠接入來自一個(gè)遠(yuǎn)端位置的數(shù)據(jù)以及得到來自另一個(gè)遠(yuǎn)端位置的指令來處理數(shù)據(jù)。在機(jī)器可讀的存儲(chǔ)器裝置上的指令使得計(jì)算機(jī)能夠接入多分量數(shù)據(jù)和按照上述的方法來處理數(shù)據(jù)。
雖然上述的公開內(nèi)容是針對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到各種修改方案。所以上述的公開內(nèi)容打算包括在所附權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的所有的這樣的變化。
權(quán)利要求
1.一種估計(jì)地球地巖層的方法，包括(a)激活在至少一個(gè)源位置處的地震源以及生成進(jìn)入到地球地巖層的地震波，(b)在至少一個(gè)接收機(jī)位置處接收地震數(shù)據(jù)的三個(gè)分量，一部分接收的地震數(shù)據(jù)是由生成的地震波與不是在通過至少一個(gè)源位置和所述至少一個(gè)接收機(jī)位置的垂直面上的一部分地球地巖層的交互作用得到的，(c)通過使用從所述至少一個(gè)源位置到地球地巖層中的至少一個(gè)圖像點(diǎn)的行進(jìn)時(shí)間和從所述至少一個(gè)圖像點(diǎn)到至少一個(gè)接收機(jī)位置的行進(jìn)時(shí)間，同時(shí)處理地震數(shù)據(jù)的三個(gè)分量。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一個(gè)接收機(jī)位置處在(i)地面位置和(ii)井下位置中的一個(gè)位置。
3.權(quán)利要求1的方法，其中至少一個(gè)源位置處在地面位置。
4.權(quán)利要求1的方法，其中地震數(shù)據(jù)的三個(gè)分量基本上互相正交。
5.權(quán)利要求1的方法，其中部分地球地巖層還包括反射界面。
6.權(quán)利要求1的方法，還包括使用用于得到行進(jìn)時(shí)間的速度模型。
7.權(quán)利要求1的方法，還包括執(zhí)行用于得到行進(jìn)時(shí)間的查找表。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述生成的地震波包括(i)壓縮波，和(ii)剪切波的至少一個(gè)波。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述一部分接收的地震波數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于(i)壓縮波，和(ii)剪切波的至少一個(gè)波。
10.權(quán)利要求1的方法，其中處理地震數(shù)據(jù)的三個(gè)分量的步驟還包括以特定的方向旋轉(zhuǎn)接收的地震數(shù)據(jù)的三個(gè)分量。
11.權(quán)利要求1的方法，其中處理地震數(shù)據(jù)的三個(gè)分量的步驟還包括以特定的方向旋轉(zhuǎn)所述地震數(shù)據(jù)的三個(gè)分量的向量和。
12.權(quán)利要求10的方法，其中所述特定的方向是由通過所述至少一個(gè)源位置和所述至少一個(gè)接收機(jī)位置的垂直面定義的水平方向。
13.權(quán)利要求10的方法，其中所述特定的方向是由將所述至少一個(gè)圖像點(diǎn)連接到所述至少一個(gè)接收機(jī)位置的線定義的水平方向。
14.權(quán)利要求11的方法，其中所述特定的方向是由通過所述至少一個(gè)源位置和所述至少一個(gè)接收機(jī)位置的垂直面定義的水平方向。
15.權(quán)利要求11的方法，其中所述特定的方向是由將所述至少一個(gè)圖像點(diǎn)連接到所述至少一個(gè)接收機(jī)位置的線定義的水平方向。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一個(gè)圖像點(diǎn)還包括多個(gè)圖像點(diǎn)。
17.權(quán)利要求16的方法，其中多個(gè)圖像點(diǎn)是在輸出點(diǎn)的網(wǎng)格上。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述處理步驟還包括施加作為(i)幅度校正和(ii)相位校正的至少一項(xiàng)的校正。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所述處理步驟還包括把在校正后的接收的地震數(shù)據(jù)的貢獻(xiàn)加到在所述至少一個(gè)圖像點(diǎn)處的輸出上。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述加上貢獻(xiàn)步驟是對(duì)于每個(gè)至少三個(gè)分量的每個(gè)分開地完成的。
21.權(quán)利要求1的方法，其中至少一個(gè)源位置還包括多個(gè)附加源位置，所述方法還包括對(duì)于多個(gè)附加源位置重復(fù)進(jìn)行(a)--(c)。
22.權(quán)利要求1的方法，其中至少一個(gè)接收機(jī)位置還包括多個(gè)附加接收機(jī)位置，方法還包括對(duì)于多個(gè)附加接收機(jī)位置重復(fù)進(jìn)行(a)--(c)。
23.權(quán)利要求19的方法，其中至少一個(gè)源位置還包括多個(gè)附加源位置，所述方法還包括對(duì)于多個(gè)附加源位置重復(fù)進(jìn)行(a)--(c)。
24.權(quán)利要求19的方法，其中至少一個(gè)接收機(jī)位置還包括多個(gè)附加接收機(jī)位置，所述方法還包括對(duì)于多個(gè)附加接收機(jī)位置重復(fù)進(jìn)行(a)--(c)。
25.權(quán)利要求20的方法，其中至少一個(gè)源位置還包括多個(gè)附加源位置，所述方法還包括對(duì)于多個(gè)附加源位置重復(fù)進(jìn)行(a)--(c)。
26.權(quán)利要求28的方法，其中至少一個(gè)接收機(jī)位置還包括多個(gè)附加接收機(jī)位置，方法還包括對(duì)于多個(gè)附加接收機(jī)位置重復(fù)進(jìn)行(a)--(c)。
27.一種用于估計(jì)地球地巖層的系統(tǒng)，包括(a)在至少一個(gè)源位置處的地震源，其生成進(jìn)入所述地球地巖層的地震波，(b)至少一個(gè)傳感器，接收在至少一個(gè)接收機(jī)位置處接收地震數(shù)據(jù)的三個(gè)分量，一部分接收的地震數(shù)據(jù)是由生成的地震波與不是在通過至少一個(gè)源位置和所述至少一個(gè)接收機(jī)位置的垂直面上的一部分地球地巖層的交互作用得到的，(c)處理器，其通過使用從至少一個(gè)源位置到地球地巖層中的至少一個(gè)圖像點(diǎn)的行進(jìn)時(shí)間和從至少一個(gè)圖像點(diǎn)到至少一個(gè)接收機(jī)位置的行進(jìn)時(shí)間，同時(shí)處理接收的地震數(shù)據(jù)的三個(gè)分量。
28.權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)傳感器包括在井下工具上的多個(gè)間隔開的傳感器。
29.權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中所述三個(gè)分量是基本上互相正交。
30.權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)傳感器還包括在井下工具上的三個(gè)萬向接頭安裝的傳感器。
31.權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中處理器使用(i)速度模型和(ii)表格的至少一個(gè)，用于得到行進(jìn)時(shí)間。
32.權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中處理器以特定的方向旋轉(zhuǎn)所述得到的地震數(shù)據(jù)的三個(gè)分量。
33.權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中處理器以特定的方向旋轉(zhuǎn)地震數(shù)據(jù)的三個(gè)分量的向量和。
34.權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中所述特定的方向是由通過該至少一個(gè)源位置和該至少一個(gè)接收機(jī)位置的垂直面定義的方向。
35.權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中處理器對(duì)地震數(shù)據(jù)的至少三個(gè)分量施加(i)幅度校正和(ii)相位校正的至少一項(xiàng)校正。
36.權(quán)利要求35的系統(tǒng)，其中所述處理器還把所述得到的地震數(shù)據(jù)的貢獻(xiàn)加到在至少一個(gè)圖像點(diǎn)處的輸出上。
37.權(quán)利要求36的系統(tǒng)，其中處理器對(duì)于每個(gè)所述三個(gè)分量分開地加上所述貢獻(xiàn)。
38.權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中得到所述三個(gè)分量還包括使用在被使用來鉆井的井底組件的非旋轉(zhuǎn)的套筒上的三個(gè)傳感器。
39.一種用于估計(jì)地球地巖層的系統(tǒng)，包括(a)計(jì)算機(jī)，對(duì)于從由在至少一個(gè)源位置處的源生成的地震波與地球地巖層的交互作用得到的、在至少一個(gè)接收機(jī)位置處接收的、多分量地震數(shù)據(jù)執(zhí)行向量3-D遷移；(b)機(jī)器可讀的存儲(chǔ)器裝置，包括使得計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行向量3-D遷移的指令。
40.權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中多分量地震數(shù)據(jù)部分是來自于在由至少一個(gè)源和至少一個(gè)接收機(jī)定義的弧矢平面外的地球地巖層的一部分。
41.權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中指令還使得能夠以特定的方向旋轉(zhuǎn)多分量地震數(shù)據(jù)的向量和。
42.權(quán)利要求41的系統(tǒng)，其中特定的方向是由將所述至少一個(gè)圖像點(diǎn)連接到所述至少一個(gè)接收機(jī)位置的線定義的。
43.權(quán)利要求41的系統(tǒng)，其中特定的方向是由所述至少一個(gè)圖像點(diǎn)連接到所述至少一個(gè)源位置的線定義的。
44.權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中機(jī)器可讀的存儲(chǔ)器裝置是從包含(i)ROM，(ii)EPROM，(iii)EAROM，(iv)快閃存儲(chǔ)器，和(v)光盤的組中選擇的。
45.權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中機(jī)器可讀的存儲(chǔ)器裝置處在與計(jì)算機(jī)的位置不同的位置。
46.權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中計(jì)算機(jī)處在與其中存儲(chǔ)多分量數(shù)據(jù)的位置不同的位置。
全文摘要
一種用于遷移通過地下接收機(jī)和地面地震源獲取的三分量、三維(3－C，3－D)地震數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法。這個(gè)方法利用完全3分量反射波場(chǎng)。它使用動(dòng)態(tài)的向量能量映射方法來成像反射位置和把每個(gè)時(shí)間樣本僅僅映射到它的反射的圖像點(diǎn)。所以，這個(gè)方法減少不想要的數(shù)據(jù)涂污和虛假鏡像圖像。這個(gè)方法克服只使用單分量軌跡或在1C或3－C3－D VSP遷移中的預(yù)先旋轉(zhuǎn)的三分量軌跡的弱點(diǎn)和產(chǎn)生更好的3－D圖像。
文檔編號(hào)G01V1/28GK1886678SQ200480035465
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月28日
發(fā)明者王大鵬 申請(qǐng)人:貝克休斯公司