使用梯度傳感器的波場分離的制作方法
【專利摘要】從至少一個平移勘測傳感器接收與地下結構有關的地震數(shù)據(jù)，并且從至少一個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)的基礎上分離地震數(shù)據(jù)中的P波場和S波場。
【專利說明】使用梯度傳感器的波場分離
【背景技術】
[0001]地震勘測用于識別地下元素，例如油氣儲層、淡水含水層、注氣區(qū)等等。在地震勘測中，震源位于地表或海底的不同位置，激活震源以產生直接導入地下結構的地震波。
[0002]由震源產生的地震波傳播到地下結構內，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、加速度計等)接收。這些地震傳感器產生表示檢測到的地震波的信號。對來自地震傳感器的信號進行處理，以得到關于地下結構的成分和特性的信息。
[0003]一種典型的基于陸地的地震勘測布置包括在地面上部署地震傳感器的陣列。海洋勘測通常涉及在拖纜或海底電纜上部署地震傳感器。

【發(fā)明內容】

[0004]一般來說，根據(jù)一些實施例，涉及地下結構的地震數(shù)據(jù)是從至少一個平移勘測傳感器接收到的。梯度傳感器數(shù)據(jù)是從至少一個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波場和S波場。
[0005]一般來說，根據(jù)進一步的實施例，一種系統(tǒng)包括存儲介質，以存儲由至少一個平移勘測傳感器得到的地震數(shù)據(jù)，以及由至少一個梯度傳感器得到的梯度傳感器數(shù)據(jù)。系統(tǒng)進一步包括至少一個處理器，以將地震數(shù)據(jù)和梯度傳感器數(shù)據(jù)組合，以得出P波場和S波場。
[0006]一般來說，根據(jù)其它的實施例，一種制品包括至少一個存儲指令的機器可讀的存儲介質，該指令一經執(zhí)行會導致系統(tǒng)從至少一個平移勘測傳感器接收與地下結構有關的地震數(shù)據(jù)，從至少一個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)的基礎上分離地震數(shù)據(jù)中的P波場和S波場。
[0007]通過下面的描述、附圖以及權利要求，其它的或替代的特征將會變得清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]相對于下面的附圖描述一些實施例:
[0009]圖1是根據(jù)一些實施例的可以設置為執(zhí)行地震勘測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)各個實施例的傳感器組件的示意圖；以及
[0011]圖4和圖5是根據(jù)各個實施例的波場分離的處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]在地下結構的地震勘測(海洋或基于陸地的地震勘測)中，地震傳感器用來測量地震數(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、MEMS(微機電系統(tǒng))傳感器，或任何其它類型的測量至少在豎直方向和可能一個或兩個水平方向上表面的平移運動(例如，位移、速度和/或加速)的傳感器。這樣的傳感器被稱為平移勘測傳感器，因為它們勘測平移的(或矢量的)運動。
[0013]每個地震傳感器可以是單個部件(IC)、兩個部件(2C)或三個部件(3C)的傳感器。IC傳感器具有一感測元件沿單個方向感測波場；2C傳感器具有兩個感測元件沿兩個方向(其通常是彼此正交的，在設計、制造和/或放置容差內)感測波場；3C傳感器具有三個感測元件沿三個方向(其通常是彼此正交的)感測波場。
[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的矢量部分。當部署多部件傳感器后，可以在多個方向上測量矢量波場，例如在三個正交方向(豎直的Z、水平主測線X、水平聯(lián)絡測線Y)上測量矢量波場。在海洋地震勘測作業(yè)中，可以為水中檢波器傳感器額外設置多部件矢量傳感器以測量水中壓力波動。
[0015]記錄的地震數(shù)據(jù)可能包括來自噪聲的貢獻，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、發(fā)動機、泵和自然現(xiàn)象(例如風和海浪))產生的地震波，它們一般沿地表朝著地震接收器水平行進。這些水平行進地震波，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)。其它類型的水平噪聲包括彎曲波或膨脹波。另一類型的噪聲包括空氣波，其是一種在海洋勘測背景中在空氣-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,由一個或多個地震傳感器收集)中是可見的。地滾噪聲通常扭曲或掩蓋了包含來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作業(yè)中收集的地震數(shù)據(jù)來增強在確定地下結構的特性中的精確度，希望消除或衰減來自噪聲的貢獻，所述噪聲包括地面滾動噪聲或另一類型的噪聲。
[0017]在地滾噪聲移除后，通常假設測得的地震數(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)是壓縮波，而S波(或S波場)是剪波。P波場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，即測得的地震數(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，對于近乎垂直的沖擊波場來說是有效的，但是對于具有更大入射角(例如由于勘測源和勘測傳感器之間大的偏移或距離)的沖擊波場來說可能是無效的。在勘測源和勘測傳感器之間有較大的偏移時，測得的地震數(shù)據(jù)的每個分量(豎直分量或水平分量)包含P波場和S波場的混合，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，來自自由表面的上行波能量被反射，并且轉變?yōu)橄滦心芰俊Q句話說，放置在自由表面正下方的地震傳感器勘測上行波場和下行波場(其從上行波場反射)兩者。因此，也可以期望分離波場的不同分量(上行P波場、上行S波場、下行P波場以及下行S波場)，以分析從地下元素(例如深層儲層)反射的波場中的不同的事件。
[0020]把地震數(shù)據(jù)分解成分離的分量(上行和下行P波場、以及上行和下行S波場)的能力通常允許產生更清晰的地下結構的圖像。這樣的更清晰的地下結構的圖像對于各個分析是有用的，例如AVO(帶偏移的振幅變化)分析、反演技術等等。另外，分離的P波場和S波場的結合分析可以提供關于地下巖性和結構的有用的信息。
[0021]根據(jù)一些實施例，為把測得的地震數(shù)據(jù)(由至少一個平移勘測傳感器測量的)分解成P波場和S波場，可以使用來自至少一個梯度傳感器的梯度傳感器數(shù)據(jù)。梯度傳感器是指測量地震波場的一個或多個空間導數(shù)的傳感器，例如測量波場旋度的傳感器和/或測量波場散度的傳感器。測量波場旋度的傳感器可以是旋轉傳感器，而測量波場散度的傳感器可以是散度傳感器。
[0022]在其它的實施例中，可以使用其它類型的梯度傳感器。例如，替代由旋轉傳感器測量旋轉數(shù)據(jù)，旋轉數(shù)據(jù)可以從通過緊密間隔開的平移勘測傳感器(其分離小于某一預先定義的距離或偏移)測量的平移地震數(shù)據(jù)導出。
[0023]旋轉數(shù)據(jù)是指地震波場的旋轉分量。作為示例，測量旋轉數(shù)據(jù)的一種類型的旋轉傳感器是來自位于St.Louis, Missouri的Eentec的R-1旋轉傳感器。在其它的示例中，可以使用其它的旋轉傳感器。
[0024]旋轉數(shù)據(jù)是指圍繞一個軸的旋轉速率(或隨時間的旋轉變化)，例如繞水平主測線軸⑴和/或繞水平聯(lián)絡測線軸⑴和/或繞豎直軸⑵的旋轉速率。在海洋地震勘測背景中，主測線軸X是指大體上平行于勘測傳感器的拖纜的運動方向的軸。聯(lián)絡測線軸Y大體上與主測線軸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背景中，主測線軸X可以被選擇為任何水平方向，而聯(lián)絡測線軸Y可以是大體上與X正交的任何軸。
[0025]在一些示例中，旋轉傳感器可以是多部件旋轉傳感器，其能夠提供繞多個正交軸(例如，繞主測線軸X的Rx，繞聯(lián)絡測線軸Y的RY，以及繞豎直軸Z的Rz)的旋轉速度的測量結果。通常，Ri表示旋轉數(shù)據(jù)，其中下標i表示繞其測量旋轉數(shù)據(jù)的軸(X、Y*Z)。
[0026]在替代的實施方式中，替代使用旋轉傳感器測量旋轉數(shù)據(jù)，旋轉數(shù)據(jù)可以由用于測量沿特定方向(例如豎直方向Ζ)的地震波場分量的至少兩個緊密間隔開的地震傳感器的測量結果(被稱為“矢量數(shù)據(jù)”或“平移數(shù)據(jù)”)得到。旋轉數(shù)據(jù)可以由緊密間隔開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定距離之內(在下面進一步討論)。
[0027]在一些示例中，旋轉數(shù)據(jù)可以在兩個正交分量中獲得。第一分量在朝向源的方向上(在主測線-豎直平面，X-Z平面內圍繞聯(lián)絡測線軸Y的旋轉)，并且第二分量垂直于第一分量(在聯(lián)絡測線-豎直平面，Y-Z平面內圍繞主測線軸X的旋轉)。
[0028]由于源可以位于距離旋轉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，可以應用下面的預處理，來使得兩個分量在數(shù)學上朝向上述幾何布置旋轉。這種處理被稱為矢量旋轉，所述矢量旋轉提供與矢量旋轉所應用于的所測得旋轉數(shù)據(jù)不同的數(shù)據(jù)。所測得旋轉分量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為旋轉傳感器的X軸與從旋轉傳感器觀察到的源的方向之間的角度。
【權利要求】
1.一種方法，包括: 從至少一個平移勘測傳感器接收與地下結構有關的地震數(shù)據(jù)。 從至少一個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波場和S波場。
2.如權利要求1所述的方法，其中，從旋轉傳感器接收所述梯度傳感器數(shù)據(jù)。
3.如權利要求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在所述材料中。
5.如權利要求1所述的方法，其中，從旋轉傳感器和散度傳感器接收所述梯度傳感器數(shù)據(jù)。
6.如權利要求1所述的方法，其中，從由多個平移勘測傳感器測量的平移數(shù)據(jù)獲得所述梯度傳感器數(shù)據(jù)，所述多個平移勘測傳感器以小于預先確定的距離間隔開。
7.如權利要求1所述的方法，其中，分離所述P波場和所述S波場包括:識別上行的P波場和下行的P波場。
8.如權利要求7所述的方法，其中，分離所述P波場和所述S波場進一步包括:識別上行的S波場和下行的S波場。
9.如權利要求1所述的方法，其中，所述平移勘測傳感器和所述梯度傳感器是并置的。
10.如權利要求1所述的方法，其中，從所述至少一個平移勘測傳感器接收所述地震數(shù)據(jù)包括:從單個部件的傳感器、兩個部件的傳感器和三個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: 存儲介質，其用于存儲由至少一個平移勘測傳感器得到的地震數(shù)據(jù)、以及由至少一個梯度傳感器得到的梯度傳感器數(shù)據(jù)；以及 至少一個處理器，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波場和S波場。
12.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個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、下行的P波場、上行的S波場和下行的S波場。
13.如權利要求11所述的系統(tǒng)，進一步包括所述至少一個平移勘測傳感器和所述至少一個梯度傳感器，其中，從散度傳感器、旋轉傳感器以及散度傳感器與旋轉傳感器的組合當中選擇所述至少一個梯度傳感器。
14.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中，從地震檢波器、加速度計以及微機電系統(tǒng)傳感器當中選擇所述平移勘測傳感器。
15.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述平移勘測傳感器和所述梯度傳感器是并置的。
16.如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個處理器進一步用于: 將所述地震數(shù)據(jù)和所述梯度傳感器數(shù)據(jù)從時間-偏移域變換到允許波場慢度被確切計算出來的第二域，其中，在所述第二域中執(zhí)行所述組合；以及 將所述P波場和所述S波場從所述第二域逆變換到所述時間-偏移域中。
17.如權利要求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。
18.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個平移勘測傳感器是單個的平移勘測傳感器，并且所述至少一個梯度傳感器是單個的梯度傳感器，并且所述至少一個處理器用于將所述單個的平移勘測傳感器和所述單個的梯度傳感器的地震數(shù)據(jù)進行組合。
19.一種包括存儲指令的至少一個機器可讀存儲介質的制品，所述指令在執(zhí)行后使系統(tǒng): 從至少一個平移勘測傳感器接收與地下結構有關的地震數(shù)據(jù)； 從至少一個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)的基礎上分離所述地震數(shù)據(jù)中的P波場和S波場。
20.如權利要求19所述的制品，其中，從散度傳感器、旋轉傳感器或散度傳感器與旋轉傳感器的組合接收所述梯度傳感器數(shù)據(jù)。
21.如權利要求19所述的制品，其中，所述分離引起上行的P波場、下行的P波場、上行的S波場和下行的S波場的分離。
【文檔編號】G01V1/24GK103959099SQ201280057818
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年10月9日 優(yōu)先權日: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 申請人:格庫技術有限公司