Способ получения морских сейсмических данных при одновременном активировании источников сигнала - RU2608634C2
Код документа: RU2608634C2
Чертежи
Описание
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка заявляет приоритет предварительной заявки на патент US 61/586200, поданной 13 января 2012 г., которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящее изобретение относится к сейсмической разведке и сейсмическим исследованиям месторождений нефти и газа. В частности, среди прочего, настоящее изобретение относится к способам использования одновременного активирования источников сигнала при проведении морских сейсмических исследований с целью ускорения получения данных.
[0003] Сейсмическая разведка предусматривает исследование подземных геологических формаций с целью обнаружения месторождений углеводородов. Проведение исследования может осуществляться посредством размещения в определенных положениях источника (источников) сейсмических сигналов и приемников сейсмических сигналов. Источники сейсмических сигналов создают сейсмические волны, распространяющиеся в геологических формациях, создавая на пути прохождения волны колебания давления и вибрацию. Различия характеристик упругости геологической формации приводят к рассеиванию сейсмических волн, изменяя направление распространения и другие параметры сейсмических волн. В процессе проведения сейсмического исследования часть энергии, переданной источниками сейсмических сигналов, достигает приемников сейсмических сигналов. Некоторые сейсмоприемники (например, гидрофоны) являются чувствительными к изменениям давления, другие сейсмоприемники (например, геофоны) чувствительны к движению частиц. Для проведения сейсмических исследований может использоваться один тип приемника или комбинация из двух типов приемников. При приеме сейсмической волны приемники сейсмического сигнала осуществляют создание сейсмических данных, в общем, представленных в форме электрических сигналов. Анализ сейсмических данных может указывать на присутствие или отсутствие предполагаемых месторождений углеводородов.
[0004] Некоторые сейсмические исследования называют «морскими» исследованиями, поскольку исследование осуществляется на море. Однако «морские» исследования могут осуществляться не только в условиях морской среды, но могут также проводиться в водоемах, содержащих пресную и солоноватую воду. В соответствии с одним из методов проведения сейсмических исследований с использованием «буксируемой системы» сейсморазведочное судно осуществляет буксировку сейсмокос с закрепленными на них приемниками и источниками сейсмических сигналов.
[0005] Другие сейсмические исследования называют «наземными» исследованиями, поскольку эти исследования проводятся на земной поверхности. Проведение наземных исследований может предусматривать использование взрывчатки, сейсмических вибраторов и/или аналогичных источников сигналов. При проведении наземных исследований сейсмические приемники (системы сейсмических приемников) с соответствующими кабелями укладываются на земле с целью регистрации сейсмических сигналов (волн), созданных источниками сейсмических сигналов. Сейсмические сигналы могут подвергаться обработке, преобразованию в цифровую форму, записываться в памяти или передаваться приемниками на расположенные неподалеку, например на передвижной сейсмической станции, системы хранения и/или обработки данных. В процессе проведения сейсмических исследований для исключения ограничений, связанных с применением кабелей, могут использоваться приемники беспроводной системы. Сейсмические исследования могут проводиться на участках, расположенных между сушей и морем, которые называются «переходными зонами». Некоторые виды сейсмических исследований могут предусматривать использование гидрофонов и геофонов на морском дне.
[0006] В известной буксируемой системе проведения сейсмических исследований с использованием источников импульсов (например, пневмоизлучателей) в качестве источников сейсмических сигналов между моментом активирования одного источника сейсмических сигналов и моментом активирования следующего источника сейсмических сигналов вводится задержка. Длительность задержки устанавливается таким образом, чтобы обеспечить достаточный интервал для снижения до приемлемого уровня энергии, создаваемой в результате активирования одного источника сейсмических сигналов, к моменту достижения приемников сейсмических сигналов энергией, вызванной активированием следующего источника сейсмических сигналов. Однако введение такой задержки накладывает ограничения на частоту получения отсчетов сейсмических данных. При использовании метода исследований с буксируемой системой внесение указанной задержки требует обеспечения определенного минимального интервала между моментами активирования источников сигналов по линии исследования, поскольку минимальная скорость сейсморазведочного судна является ограниченной.
[0007] С целью устранения указанных ограничений недавно были разработаны способы использования одновременного активирования источников сигналов. При применении способов одновременного активирования источников сигналов задержка между моментами активирования (срабатывания) источников сигнала значительно уменьшается или практически отсутствует. Применение одновременного активирования источников сигнала может обеспечить ускорение получения данных при проведении сейсмического исследования, снижение общего объема затрат и предоставление многих других преимуществ. При использовании одновременного активирования источников сигнала полученные сейсмические данные (сейсмограммы) накладываются друг на друга вследствие активирования различных источников сейсмического сигнала при проведении сейсмических исследований без введения временной задержки, указанной выше. Для разделения сейсмограмм, полученных в результате активирования двух или большего числа источников через незначительные интервалы времени, требуется определить некоторую характеристику, которая обеспечит разделение сейсмограмм. Данная характеристика может быть связана с различиями импульсных параметров сейсмограмм, характеристиками выходного сигнала источника или обеими указанными характеристиками.
[0008] Если сейсмограммы значительно отличаются, то их можно разделить на основе информации, указывающей определенные сегменты пространства сигналов, в которых размещаются только составляющие сейсмограммы, обусловленные одним из одновременно срабатывающих источников. Например, как указано в патенте US 5924049, для обеспечения такого значительного различия аналогичные импульсы могут передавать источники, размещенные на противоположных концах сейсмокосы, которые, таким образом, являются разнесенными на значительное расстояние. В этом случае две комбинированные сейсмограммы, полученные в результате одновременной передачи сигналов, преимущественно занимают различные сегменты частотно-волнового спектра (Fk) и могут быть разделены посредством частотно-волновой фильтрации. В такой системе характеристики двух одновременно срабатывающих источников сигнала значительно не отличаются, но сейсмограммы, соответствующие двум указанным источникам, отличаются существенно.
[0009] Последовательность активирования источников сигнала может быть кодирована, в результате чего их сигналы не являются коррелированными, как указано в патенте US 7492665. Последовательность активирования определяется таким образом, что автокорреляционная характеристика стремится к импульсной форме, а взаимно корреляционная характеристика стремится к нулю. Сигналы, вызванные отдельными источниками группы, срабатывающими одновременно, могут быть разделены с использованием корреляционных характеристик.
[0010] Другой способ заключается в «случайном изменении» времени активирования, предусматривающем введение сравнительно небольших задержек (например, случайных задержек) между моментами активирования сейсмических источников (то есть данный способ предусматривает использование воздействия случайного сигнала на сигнал источника). Сейсмотрассы, полученные таким образом, представляются в виде набора данных, содержащего значительное число сигналов каждого сейсмического источника. Указанные сейсмотрассы упорядочиваются таким образом, что нулевой момент времени соответствует времени активирования конкретного источника, так что сигнал (сигналы), созданный конкретным сейсмическим источником, является когерентным, а сигнал (сигналы), созданный другим сейсмическим источникам, является некогерентным. Таким образом, при использовании случайного сигнала полученные данные могут быть разделены (распределены по сейсмическим источникам) на основе характеристик когерентности. При проведении типового морского сейсмического исследования регистрация сигналов может продолжаться десять (10) секунд. Среднее время задержки или «случайное изменение» момента времени активирования источника при проведении морских сейсмических исследований на основе использования большого числа источников может находиться в диапазоне от ста (100) миллисекунд до нескольких секунд.
[0011] В контексте настоящего документа термин «одновременный» означает достаточно близкий по времени, так, что отраженные сейсмические сигналы, создаваемые в результате передачи двух сигналов (или активирования двух источников), перекрываются во времени. В некоторых случаях сейсмические источники размещены близко друг к другу и активируются почти одновременно. Термин «срабатывание» источника означает активирование источника сейсмического сигнала, который может представлять собой сейсмический вибратор, пневмопушку, гидропушку и/или аналогичные устройства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0012] В настоящем кратком описании изобретения представлен ряд принципов, которые дополнительно описаны далее в подробном описании изобретения. Краткое описание изобретения не предназначено для определения ключевых или существенных признаков заявленного изобретения либо с целью использования в качестве средства ограничения предмета изобретения.
[0013] Настоящее изобретение относится к способам и устройствам применения одновременного активирования источников сигналов при проведении морских сейсмических исследований. В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения время, требуемое для проведения сейсмического исследования, уменьшается в результате повышения скорости судна, буксирующего источники сейсмического сигнала, на котором находится регистрирующее оборудование. Повышение скорости судна может быть пропорциональным числу одновременно используемых источников.
[0014] В соответствии с некоторыми примерами осуществления настоящего изобретения активирование двух или большего числа источников выполняется через незначительные временные и/или пространственные интервалы, в результате чего может быть определен градиент перемещения источника. В примерах осуществления настоящего изобретения указанный градиент обеспечивает возможность выполнения интерполяции/регуляризации данных с целью определения требуемых интервалов получения отсчетов.
[0015] В примере осуществления изобретения предусмотрен способ проведения сейсмического исследования посредством одновременного активирования источников, в котором систему источников сейсмических сигналов, содержащую по меньшей мере один источник сейсмического сигнала, буксируют в морских условиях, система источников сейсмического сигнала периодически активируется для формирования первой последовательности активирования и периодически активируется для формирования второй последовательности активирования, причем первая и вторая последовательности активирования формируются попеременно и каждая вторая последовательность активирования формируется через определенный интервал времени после формирования соответствующей первой последовательности активирования, один или большее число приемников используются для приема сейсмических сигналов, созданных в результате активирования источников, и интервал времени между формированием первой последовательности активирования и формированием второй последовательности активирования является меньшим минимального интервала времени, требуемого для рассеивания или снижения амплитуды сигнала до пренебрежимо малого уровня, чтобы интерференция или наложение сигнала первой последовательности активирования и сигнала второй последовательности активирования были достаточно малыми и не оказывали существенного воздействия (или, другими словами, интервал времени между моментами создания сигналов является достаточно малым, так что происходит наложение и интерференция сигналов двух последовательностей), и обработки принятых сейсмических сигналов с целью определения характеристик подземной формации.
[0016] В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения комбинация указанных способов может использоваться для дополнительного повышения скорости получения данных.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0017] Примеры осуществления настоящего изобретения описаны со ссылкой на указанные далее фигуры. Аналогичные признаки и компоненты обозначены на фигурах одинаковыми позициями. В результате рассмотрения представленного ниже подробного описания изобретения совместно с указанными фигурами может быть получено более полное понимание сущности изобретения.
[0018] Фиг. 1 иллюстрирует морскую систему получения сейсмических данных, которая может быть использована в примере осуществления настоящего изобретения.
[0019] Фиг. 2A и 2B иллюстрируют последовательность активирования источников сигнала (фиг. 2A) и положения активирования (фиг. 2B) в соответствии с известным способом исследований.
[0020] Фиг. 3A, 3B и 3C иллюстрируют последовательность активирования источников сигнала (фиг. 3A) и положения активирования (фиг. 3A и 3B) в соответствии с настоящим изобретением.
[0021] Фиг. 4A и 4B иллюстрируют положения активирования источников сигнала до (фиг. 4A) и после (фиг. 4B) выполнения регуляризации в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
[0022] Фиг. 5A и 5B иллюстрируют последовательность и положения активирования источников в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
[0023] Фиг. 6A иллюстрирует последовательность активирования источников сигнала; фиг. 6B и 6C иллюстрируют положения активирования после обработки данных в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
[0024] Фиг. 7A иллюстрирует положения двух источников сигнала, буксируемых судном, которые смещены на величину, примерно равную требуемому расстоянию между источниками сигнала в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения; а фиг. 7B иллюстрирует последовательность активирования второго источника сигнала в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
[0025] Фиг. 8 иллюстрирует структурную схему способа ускорения получения данных в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
[0026] Фиг. 9 иллюстрирует схематическое представление компьютерной системы, предназначенной для управления сбором сейсмических данных или обработки данных, полученных в результате одновременного активирования источников сигнала в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
[0027] Фиг. 10 иллюстрирует структурную схему способа ускорения получения данных в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0028] Далее проведено подробное рассмотрение примеров осуществления изобретения, которые иллюстрируются приложенными фигурами. В представленном подробном описании с целью обеспечения полного понимания предмета изобретения указаны различные конкретные элементы. Однако для специалистов в данной области техники очевидно, что изобретение может быть реализовано без этих конкретных элементов. В других примерах для исключения излишнего усложнения рассмотрения настоящего изобретения подробное описание известных способов, процедур, компонентов и систем не представляется.
[0029] Очевидно также, что хотя обозначения «первый», «второй» и т.д. могут использоваться в настоящем описании для указания различных элементов, эти элементы не ограничиваются представленными обозначениями. Такие обозначения используются только для разделения элементов. Например, первый объект или этап может быть назван вторым объектом или этапом и, аналогичным образом, второй объект или этап может быть назван первым объектом или этапом. Первый объект или этап и второй объект или этап представляют собой объекты или этапы соответственно, однако их не следует рассматривать как одинаковые объекты или этапы.
[0030] Термины, используемые в настоящем документе, предназначены только для описания конкретных примеров осуществления изобретения и не имеют ограничительного характера. В описании изобретения и приложенной формуле изобретения термины в единственном числе представляют также множественное число, если контекст явно не указывает обратное. Очевидно также, что выражение «и/или», используемое в настоящем документе, обозначает и охватывает все возможные комбинации, содержащие один или большее число соответствующих элементов. Аналогичным образом, очевидно, что выражения «включает в себя», «включающий в себя», «содержит» и/или «содержащий», используемые в описании, предусматривают наличие указанных признаков, структур, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличие или добавление одного либо большего числа других признаков, структур, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их комбинаций.
[0031] При использовании в настоящем документе выражение «если» в зависимости от контекста может означать «когда», «после», «в случае определения» или «в случае обнаружения». Аналогичным образом, выражение «если определено» или «если обнаружено [указанное состояние или событие]» в зависимости от контекста может означать «после определения», «в случае определения», «после обнаружения [указанного состояния или события]» или «в случае обнаружения [указанного состояния или события]».
[0032] В последующем описании представлены предпочтительные примеры осуществления изобретения, которые не ограничивают объем, область применения или структуру изобретения. В то же время описание предпочтительных примеров осуществления изобретения предоставляет специалистам в данной области техники информацию, требуемую для реализации указанных предпочтительных примеров осуществления изобретения. Очевидно, что в функциональные возможности и структуру элементов изобретения могут быть внесены различные изменения, не выходящие за пределы сущности и объема изобретения, определенного приложенной формулой изобретения.
[0033] В представленном далее описании конкретные элементы указаны с целью обеспечения полного понимания примеров осуществления изобретения. Однако для специалистов в данной области техники очевидно, что указанные примеры осуществления изобретения могут быть реализованы без использования этих конкретных элементов. Например, схемы могут быть изображены в форме структурных схем, чтобы исключить усложнение описания примеров осуществления изобретения вследствие избыточной детализации. В других примерах осуществления изобретения для упрощения понимания известные схемы, процессы, алгоритмы, конструкции и способы могут быть описаны без излишней детализации.
[0034] Кроме того, следует отметить, что примеры осуществления изобретения могут быть описаны как процессы, которые представляются функциональными схемами, технологическими схемами, диаграммами потоков данных, структурными схемами или блок-схемами. Технологическая схема может описывать операции последовательного процесса, однако многие операции могут выполняться параллельно или одновременно. Кроме того, порядок выполнения операций также может изменяться. Выполнение процесса завершается после осуществления всех операций, однако указанный процесс может содержать дополнительные этапы, не указанные на фигуре. Конкретный процесс может представлять способ, функцию, процедуру, подпрограмму и т.д. Если процесс соответствует определенной функции, то он завершается передачей полученной функции вызывающей или главной функции.
[0035] Далее, как указано в настоящем документе, термин «носитель данных» может означать одно или большее число устройств хранения данных, в том числе постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), магнитное ОЗУ, запоминающее устройство на магнитных сердечниках, запоминающее устройство на магнитных дисках, оптический носитель данных, устройство флэш-памяти и/или другие машиночитаемые носители данных. Термин «машиночитаемый носитель данных» охватывает, среди прочего, переносные или стационарные устройства памяти, оптические устройства памяти, беспроводные каналы передачи данных и различные другие носители, обеспечивающие хранение, размещение или передачу инструкции (инструкций) и/или данных.
[0036] Кроме того, примеры осуществления изобретения могут быть реализованы с использованием аппаратного обеспечения, программного обеспечения, встроенного программного обеспечения, промежуточного программного обеспечения, микропрограмм, языков описания аппаратных средств или любой комбинации указанных средств. В случае реализации на основе программного обеспечения, встроенного программного обеспечения, промежуточного программного обеспечения или микропрограммы программный код или сегменты программы, предназначенные для выполнения требуемых задач, могут быть записаны на машиночитаемом носителе, таком как носитель данных. Соответствующие задачи могут выполняться процессором (процессорами). Сегмент программы может представлять процедуру, функцию, подпрограмму, стандартную программу, стандартную подпрограмму, модуль, программный пакет, класс или любую комбинацию инструкций, структур данных или операторов программы. Сегмент программы может быть связан с другим сегментом программы или аппаратной схемой, осуществляя передачу и/или получение информации, данных, аргументов, параметров или содержимого памяти. Информация, аргументы, параметры, данные и т.д. могут предоставляться, пересылаться или передаваться с использованием любого пригодного средства, в том числе разделения памяти, передачи сообщений, эстафетной передачи, передачи по сети и т.д.
[0037] На фиг. 1 представлена морская система 10 получения сейсмических данных. В системе 10 исследовательское судно 20 буксирует одну или большее число сейсмокос 30 (на фиг. 1 указана одна сейсмокоса 30), размещенных позади судна 20. Следует отметить, что сейсмокосы 30 могут быть распределены на определенном участке, причем множество сейсмокос 30 буксируют примерно в одной плоскости и на одной глубине. В другом примере, не имеющем ограничительного характера, сейсмокосы буксируют на различных глубинах над указанным участком и под ним.
[0038] Сейсмокосы 30 могут иметь длину несколько тысяч метров и содержать различные фиксирующие кабели (не показаны), а также проводники и/или схемы, используемые для осуществления обмена данными с сейсмокосами 30. В общем, каждая сейсмокоса 30 включает в себя основной кабель, на котором закреплены сейсмоприемники 58, осуществляющие регистрацию сейсмических сигналов. Сейсмокосы 30 содержат сейсмоприемники 58, которые могут представлять собой гидрофоны, предназначенные для регистрации данных давления, геофоны, обеспечивающие регистрацию данных движения, или многокомпонентные сейсмоприемники. Например, сейсмоприемники 58 могут представлять собой многокомпонентные приемники, обеспечивающие регистрацию волнового поля давления и по меньшей мере одного компонента движения частиц, связанного с акустическими сигналами, передаваемыми вблизи от приемника. Примерами движения частиц являются одна или большее число составляющих смещения частиц, одна или большее число составляющих (продольная (x), поперечная (y) и вертикальная (z) составляющие (см., например, оси 59)) скорости частиц и одна или большее число составляющих ускорения частиц.
[0039] Многокомпонентный сейсмоприемник может включать в себя один или большее число гидрофонов, геофонов, датчиков перемещения частиц, датчиков скорости частиц, акселерометров, датчиков градиента давления или их комбинацию.
[0040] Морская система 10 получения сейсмических данных включает в себя один или большее число источников 40 сейсмического сигнала (на фиг.1 изображены два источника 40 сейсмического сигнала), таких как пневмоизлучатели или другие источники сигнала. Источники 40 сейсмического сигнала могут быть прикреплены к исследовательскому судну 20 или буксироваться указанным судном. Источники 40 сейсмического сигнала могут функционировать независимо от исследовательского судна 20, то есть, например, источники 40 могут быть прикреплены к другим судам или буям.
[0041] В процессе буксировки сейсмокос 30 за исследовательским судном 20 источники 40 сейсмического сигнала создают акустические сигналы 42 (на фиг. 1 указан акустический сигнал 42), причем моменты активирования источников часто называют «срабатыванием» источников. Указанные сигналы создаются источниками 40 сейсмического сигнала и передаются вниз через слой 44 воды в пласты 62 и 68, расположенные под поверхностью 24 морского дна. Далее, акустические сигналы 42 отражаются от различных подземных геологических формаций, таких как формация 65, указанная на фиг. 1.
[0042] Падающие акустические сигналы 42, созданные источниками 40, приводят к возникновению соответствующих отраженных акустических сигналов или волн 60 давления, которые регистрируют сейсмоприемники 58. Следует отметить, что волны давления, которые принимают и регистрируют сейсмоприемники 58, содержат «восходящие» волны давления, которые попадают на приемники 58, не отражаясь от границы 31 раздела воздуха и воды, а также «нисходящие» волны давления, полученные в результате отражения волн 60 давления от границы 31 раздела воздуха и воды.
[0043] Сейсмоприемники 58 создают сигналы (например, цифровые сигналы), называемые «сейсмотрассами», которые представляют полученные данные измерений волнового поля давления и движения частиц. Следует отметить, что хотя физическое волновое поле является непрерывным в пространстве и времени, сейсмотрассы регистрируются в дискретных точках пространства, что может привести к пространственным искажениям. В соответствии с некоторыми примерами осуществления изобретения сейсмотрассы регистрируются и могут быть по меньшей мере частично обработаны процессором сигнала, размещенным в блоке 23, который установлен на исследовательском судне 20. Например, конкретный сейсмоприемник 58 может обеспечить получение сейсмотрассы, соответствующей данным волнового поля давления, измеренным гидрофоном, и сейсмоприемник 58 может обеспечить получение (в зависимости от конфигурации приемника) одной или большего числа сейсмотрасс, соответствующих одной или большему числу составляющих движения частиц.
[0044] Одной из целей получения сейсмических данных является построение изображения исследуемого района для идентификации подземных геологических формаций, таких как геологическая формация 65. Последующий анализ полученной информации может обеспечить определение предполагаемых месторождений углеводородов в подземных геологических формациях. В зависимости от конкретной структуры исследований определенный анализ информации может быть выполнен на сейсморазведочном судне 20, например, процессором обработки сигналов, размещенным в блоке 23. В других вариантах информация может быть обработана системой обработки сейсмических данных (такой как система 700 обработки сейсмических данных, указанная на фиг. 7, которая более подробно описана ниже), которая может быть, например, размещена в офисе, находящемся на суше, или на судне 20.
[0045] Конкретный источник 40 сейсмических сигналов может представлять собой систему источников сейсмических сигналов (таких как, например, пневмоизлучатели или морские сейсмические вибраторы), которые могут быть представлены в виде группы (например, группы пневмоизлучателей). Конкретный источник 40 сейсмических сигналов может представлять собой один пневмоизлучатель или заданное число пневмоизлучателей, систему источников или несколько систем и т.д. Независимо от структуры источников сейсмического сигнала они могут активироваться в процессе проведения исследований в соответствии с определенной временной последовательностью.
[0046] При проведении типового морского сейсмического исследования с использованием буксируемых сейсмокос исследовательское судно идет со скоростью примерно 5 узлов (2,5 м/с). Как указано на фиг. 2a и 2b, источник сейсмического сигнала, буксируемый под поверхностью 201 воды, активируется через каждые 10 секунд или 25 метров, так что пространственный интервал получения отсчетов на позициях 211-215 составляет 25 м. Таким образом, обеспечивается регистрация сигнала в течение 10 секунд, то есть интервал длительностью 10 с между моментами активирования. Интервал длительностью 10 с является достаточно значительным для регистрации любого сейсмического сигнала, причем остаточную сейсмическую энергию, вызванную предшествующим активированием источника сигнала (то есть остаточную энергию предшествующего сигнала, поступающую на приемник по истечении 10 с), можно считать пренебрежимо малой. Соответственно сейсмические данные, полученные в результате подачи сигналов, разделенных интервалом активирования источника длительностью 10 с, могут быть разделены, причем энергия предшествующего сигнала не накладывается на энергию текущего сигнала. В настоящем документе такое исследование называется типовым морским сейсмическим исследованием. Скорость буксирования (2,5 м/с) называется расчетной скоростью, а интервал получения отсчетов (25 м) называется расчетным интервалом получения отсчетов. Исследование с использованием примеров осуществления настоящего изобретения можно сравнить с типовой процедурой исследований. Следует отметить, что интервал регистрации сигнала, составляющий 10 с, или интервал пространственного разделения отсчетов, равный 25 м, используются только для иллюстративных целей. Расчетный интервал регистрации сигнала или интервал получения отсчетов при проведении сейсмического исследования могут иметь большее или меньшее значение.
[0047] В примерах осуществления настоящего изобретения одновременный прием сигналов источников используется для обеспечения возможности повышения скорости сейсморазведочных судов без снижения плотности пространственных точек, соответствующих моментам активирования источников сигнала.
[0048] В примере осуществления настоящего изобретения скорость буксировки исследовательского судна увеличена, так что интервал между моментами активирования источника сигнала также увеличивается. Для уменьшения интервала между моментами активирования до типового значения используются две или большее число перемежающихся последовательностей активирования источников сигнала. На фиг. 3a, 3b и 3c представлена последовательность активирования и положения источника сигнала в моменты активирования, соответствующие последовательности активирования согласно примеру осуществления настоящего изобретения. При проведении исследования может использоваться определенный способ одновременного активирования источников сигнала и разделения сигналов, обеспечивающий разделение и регистрацию отраженных от подземных формаций сигналов, соответствующих каждой последовательности активирования источников сигнала.
[0049] В сравнении с примером, представленным на фиг. 2, где интервал получения отсчетов составляет 25 м и судно движется со скоростью 5 узлов, в примере, указанном на фиг. 3, скорость судна составляет 10 узлов (5 м/с, то есть в два раза выше типовой скорости буксировки). На фиг. 3a представлены две последовательности активирования источников сигналов: первая последовательность активирования источника сигнала - 311, 312, 313, 314 и 315 и вторая последовательность - 321, 322, 323 и 324. Активирование каждого из двух источников (311, 312, 313, 314 и 315 - первый источник; 321, 322, 323, 324 и 325 - второй источник) осуществляется через каждые 10 с, так что для каждого источника обеспечивается интервал получения отсчетов, равный 50 м, то есть в два раза больше типового интервала получения отсчетов. На фиг. 3b указано пространственное разделение моментов активирования источника для первой последовательности активирования, а на фиг. 3c представлено пространственное разделение моментов активирования для второй последовательности активирования. Последовательность активирования первого источника сигнала начинается в момент времени 0 секунд и активирование осуществляется через каждые 10 с; последовательность активирования второго источника сигнала предусматривает активирование через каждые 10 с, но начинается в момент времени 5 с. Для каждой последовательности активирования источника интервал получения отсчетов составляет 50 м, но моменты активирования источников для двух последовательностей разнесены на 25 м. Например, первый момент 311 активирования первой последовательности и первый момент 321 активирования второй последовательности разнесены на 25 м. Таким образом, когда две разделенные последовательности, указанные на фиг. 3, комбинируются, то, как показано на фиг. 2, получается интервал регистрации отсчетов, равный 25 м. В данном примере в результате использования двух одновременно срабатывающих источников можно в два раза увеличить скорость судна и получить требуемые данные исследования.
[0050] В представленном примере два одновременно срабатывающих источника сигнала не обязательно должны быть представлены двумя отдельными источниками. Они могут представлять собой один физический источник, активирование которого осуществляется в соответствии с двумя последовательностями, одна из которых соответствует первой последовательности активирования, а вторая соответствует второй последовательности активирования. Один физический источник сигнала может активироваться через каждые 5 с, а не через каждые 10 с. Другими словами, один источник может активироваться в два раза чаще, чем источник, используемый при проведении типового исследования. В данном примере вследствие применения одновременного активирования источников сигнала судно, буксирующее источники сигнала, движется со скоростью, в два раза превышающей скорость, используемую при проведении типовых исследований, источники сигнала активируются в два раза чаще, приемники осуществляют регистрацию сейсмических сигналов как при типовом исследовании и обеспечивается получение данных такого же качества. То есть при использовании примера осуществления настоящего изобретения прежняя система проведения морских сейсмических исследований обеспечивает получение данных такого же качества, как при проведении типового исследования, но при этом судно движется со скоростью, в два раза превышающей скорость, используемую при проведении типовых исследований.
[0051] С целью упрощения рассмотрения, а также в качестве иллюстрации реализации указанного выше примера осуществления настоящего изобретения можно использовать простой способ «случайного изменения времени». Как указано на фиг. 3b и 3c, иллюстрирующих использование способа «случайного изменения времени», последовательность (311-315) активирования первого источника осуществляется как обычно: источник активируется каждые 10 с, начиная с момента, соответствующего 0 секунд, в положениях, соответствующих 0 м, 50 м, 100 м, 150 м и 200 м и т.д.
[0052] Как указано на фиг. 3c, последовательность активирования второго источника сигнала слегка отличается от последовательности, указанной выше. При сохранении скорости судна, буксирующего источники, равной 5 м/с, активирование источника осуществляется в момент 5+∂T1 секунд, так что положение активирования соответствует 25+5∂T1 метров. Значение ∂T случайного изменения времени используется для реализации метода «случайного изменения времени» при осуществлении способа одновременного активирования источников сигналов. Величина ∂T может быть случайной при использовании способа случайного изменения времени или может принимать заданные значения при использовании способа заданного изменения времени в зависимости от конкретной реализации способа одновременного активирования источников сигнала, рассмотрение которой выходит за рамки объема настоящего изобретения. В простом варианте реализации способа случайного изменения времени величина ∂T представляет собой случайную величину, среднее значение которой составляет примерно 1 с. Таким образом, для последовательности активирования второго источника активирование осуществляется в положениях (50+25+5∂T1) метров, (100+25+5∂T2) метров и (150+25+5∂T3) метров в последующие моменты времени, равные 15 с, 25 с и 35 с. Номинальное значение пространственного разделения между двумя точками активирования источника во второй последовательности составляет 50 м и изменяется в соответствии с изменением расстояния, обусловленным случайным изменением времени, как указано на фиг. 3c.
[0053] С использованием способа случайного изменения времени можно разделить отраженные сейсмические сигналы, полученные в результате подачи сигналов последовательности (311-315) активирования первого источника сигнала и последовательности (321-324) активирования второго источника сигнала. В разделенных отраженных сейсмических сигналах остаточная энергия сигналов других источников устраняется с использованием способа разделения сигналов источников, срабатывающих одновременно. Таким образом, получают два набора отсчетов сейсмического исследования, интервал пространственного разделения между которыми составляет 50 м. Позиции отсчетов двух наборов разнесены на 25 м: точки первого набора данных соответствуют положениям 0 м, 50 м, 100 м, 150 м и 200 м и т.д.; точки второго набора данных соответствуют положениям 25 м, 75 м, 125 м, 175 м и т.д. После комбинирования двух наборов данных получается результирующий набор данных, точки которого соответствуют положениям 0 м, 25 м, 50 м, 75 м, 100 м, 125 м, 150 м, 175 м, 200 м и т.д., то есть интервал получения отсчетов составляет 25 м. Такой результат соответствует интервалу, используемому при проведении типового исследования, указанного на фиг. 2.
[0054] В данном примере при использовании способа случайного изменения времени в последовательности активирования второго источника сигнала фактические моменты времени и положения моментов активирования отличаются от типовых моментов времени, соответствующих 5 с, 15 с, 25 с или 25 м, 75 м, 125 м и т.д., на величину случайного изменения времени или расстояния. При проведении большого числа исследований такие незначительные расхождения являются допустимыми и могут игнорироваться. Если требуются упорядоченные данные, то перед осуществлением последующей обработки или использования для предполагаемых целей комбинированный набор данных может быть подвергнут процессу регуляризации. Фиг. 4a и 4b иллюстрируют выполнение способа регуляризации. На фиг. 4a представлены данные активирования источников сигнала при использовании способа, указанного на фиг. 3, иллюстрирующие, что положения 421-424 активирования источника, соответствующие последовательности активирования второго источника сигнала, отличаются от типовых положений на расстояние, соответствующее случайному изменению. С использованием способа регуляризации положения 411-415 и 421-424 моментов активирования могут быть изменены с целью получения типовых положений 431-439, как указано на фиг. 4b. Для достижения такого результата могут использоваться любые способы регуляризации.
[0055] Хотя источники сигнала в данном примере функционируют с использованием одновременного срабатывания источников, указанные источники, фактически, не активируются одновременно. Активирование источников в двух последовательностях активирования осуществляется попеременно. Между моментами активирования двух последовательностей проходит конечное время, примерно равное половине интервала регистрации сигнала.
[0056] В представленном примере используются только два источника, срабатывающих одновременно, и соответственно судно, буксирующее источники сигнала, движется со скоростью, только в два раза превышающей скорость судна при осуществлении типового исследования. В случае использования большего числа одновременно срабатывающих источников скорость судна может быть пропорционально увеличена, и другие элементы примера соответственно откорректированы. При использовании трех источников, срабатывающих одновременно, скорость судна, буксирующего источники сигнала, может быть увеличена в три раза по сравнению со скоростью судна при типовом исследовании - до значения 7,5 м/с или расстояния 75 м при интервале регистрации, равном 10 с. Для каждой из последовательностей активирования источников сигнала предусмотрены аналогичные интервалы регистрации, равные 10 с, но моменты активирования смещены и соответствуют моментам 0 секунд, 3,3 секунды и 6,6 секунды. Три отдельных набора данных источников, срабатывающих одновременно, соответствуют положениям 0 м, 75 м, 150 м; 25 м, 100 м, 175 м; и 50 м, 125 м, 200 м. Однако окончательный комбинированный набор данных содержит такие же, как и указанные ранее точки данных, соответствующие 0 м, 25 м, 50 м, 75 м, 100 м, 125 м, 150 м, 175 м и 200 м и т.д.
[0057] В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения вместо использования попеременного активирования источников сигнала может быть осуществлено активирование источников почти одновременно и в одном положении. Временное и пространственное разнесение моментов активирования двух источников сигнала является незначительным, то есть активирование двух источников осуществляется в непосредственной близости друг к другу как во времени, так и в пространстве. Если разнесение между двумя моментами активирования источников сигнала примерно равно или меньше 10% смежного интервала активирования источников, то считается, что источники активируются «почти одновременно». Если пространственное разнесение между активированием двух источников сигнала примерно равно или менее 10% от расстояния между моментами активирования, то считается, что источники совмещены или находятся в одном положении. Фиг. 5a иллюстрирует последовательность активирования, а фиг. 5b положения источника в моменты активирования для последовательности активирования второго источника в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения. Положения источника для последовательности активирования первого источника сигнала представляют собой равномерно распределенную последовательность с интервалом, равным 50 м.
[0058] В данном примере осуществления изобретения два источника активируются почти одновременно и почти в одном положении. Последовательность 511-515 активирования первого источника и последовательность 521-525 активирования второго источника почти перекрываются во времени и пространстве. Существует небольшое расхождение во времени и пространстве. После осуществления процедуры одновременного активирования источников и разделения сигналов получаются почти одинаковые наборы данных, имеющие небольшие временные и пространственные различия. В обоих наборах данных интервал активирования источников (50 м) в этом случае увеличен в два раза вследствие повышения скорости буксировки (5 м/с). Однако близко расположенные (во времени и пространстве) источники обеспечивают возможность аппроксимации линейного градиента перемещения источника с использованием метода конечных разностей. Рассчитанный линейный градиент может использоваться для интерполяции сейсмических данных и получения требуемого интервала между моментами активирования источника.
[0059] В данном примере активирование пар источников сигнала (отличающееся незначительными величинами случайного изменения времени при предположении использования способа случайного изменения времени) через каждые 10 с при скорости буксировки 10 узлов (5 м/с) обеспечивает получение интервала активирования источников сигнала, равного 50 м. Последующий расчет линейного градиента в каждом из указанных положений с использованием метода интерполяции обеспечивает определение требуемых значений отсчетов через интервалы, равные 25 м. Для данной цели можно использовать любые методы интерполяции. Некоторые из указанных методов рассмотрены в документе J.O.A Robertsson et al., «Full-wavefield, towed-marine seismic acquisition and applications», 74th EAGE Conference & Exhibition, 2012, Z015.
[0060] При использовании метода одновременного активирования источников сигнала судно может двигаться со скоростью, вдвое превышающей типовую скорость, с получением набора данных исследования, соответствующего типовому интервалу получения отсчетов. Хотя в данном примере непосредственной целью является получение отсчетов при постоянном интервале (например, 25 м) с использованием фактических значений градиента, применение других методов интерполяции, по существу, может обеспечить достижение более точных результатов (например, интервал 12,5 м, 5 м и т.д.). С использованием способа, представленного в данном примере осуществления изобретения, при неизменных затратах на проведение исследования могут быть созданы наборы данных, соответствующие меньшим интервалам получения отсчетов.
[0061] Фиг. 6a-6c иллюстрируют другой пример осуществления изобретения, аналогичный примеру, представленному на фиг. 5. На фиг. 6a представлены две последовательности активирования источников сигнала, которые являются близко расположенными в пространстве и времени. При использовании способа одновременного активирования источников сигнала в результате разделения сигналов одновременно срабатывающих источников могут быть получены два подобных набора данных. На основании указанных двух подобных наборов данных может быть получен один набор данных и градиенты перемещения источника, как указано на фиг. 6b. С использованием указанного набора данных и соответствующих градиентов при помощи методов интерполяции может быть определен набор данных для одного источника при типовом интервале получения отсчетов, как представлено на фиг. 6c.
[0062] В рассмотренном выше примере значения градиента перемещения источника используются с целью последующего выполнения интерполяции. Для некоторых алгоритмов интерполяции использование градиентов может не требоваться. В определенных алгоритмах интерполяции необходимо использовать только два набора данных. Расчет градиента перемещения источника может быть предусмотрен алгоритмом или вообще не осуществляться.
[0063] В примере, представленном на фиг. 3, два «источника» функционируют попеременно; в примере, указанном на фиг. 5, два источника активируются одновременно (или момент активирования отличается на небольшой случайный интервал времени, в зависимости от используемого способа одновременного активирования источников сигнала). В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения способ попеременного активирования источников и способ «одновременного» активирования могут комбинироваться. Фиг. 7a и 7b иллюстрируют положения источников в таком примере осуществления изобретения. Два источника (711 и 721) буксируют таким образом, что второй источник 721 смещен примерно на 25 м или на требуемое расстояние разнесения источников за первым источником 711 и оба источника активируются «одновременно». В такой структуре последовательность активирования обеспечивает требуемое разнесение отсчетов сигнала на 25 м. В данном примере осуществления изобретения выполнение интерполяции не требуется.
[0064] Все описанные выше примеры осуществления изобретения функционируют с использованием одновременного активирования источников сигнала и требуют применения соответствующего оборудования (например, для управления последовательностью активирования источников) или выполнения обработки (например, разделения данных), связанной с реализацией способа одновременного активирования источников сигнала. Все указанные примеры осуществления обеспечивают возможность увеличения скорости буксирующих судов и ускорения сбора сейсмических данных. Таким образом, они позволяют снизить общие затраты на морские сейсмические исследования. Однако между указанными примерами осуществления изобретения существуют определенные отличия.
[0065] Одним из отличий между примером осуществления на основе способа попеременного активирования источников сигнала и примерами осуществления на основе применения одновременного активирования источников сигнала (в том числе примера осуществления с использованием комбинированного попеременного/одновременного активирования источников сигнала), рассмотренными выше, является то, что перекрытие функционирования источников происходит в различные моменты времени. В примерах осуществления на основе попеременного активирования источников сигнала, представленных на фиг. 3, может происходить перекрытие сильного сигнала, полученного в результате определенного момента активирования источника (например, 321), с более слабым сигналом, полученным в результате предшествующего момента активирования источника (например, 311). После разделения сигналов остаточные составляющие сигнала, созданного в результате последующего момента активирования 321 источника, в сигнале, вызванным предшествующим моментом активирования 311 источника, могут иметь значительную амплитуду в сравнении с основной составляющей сигнала, вызванного моментом активирования 311. В то же время в примерах осуществления изобретения с использованием одновременного активирования или комбинированного метода, моменты активирования двух источников (например, 511 и 521 или 711 и 721) очень близко расположены во времени, поэтому остаточные составляющие, сохранившиеся после разделения сигналов, имеют более низкую амплитуду в сравнении с основным сигналом, поскольку перекрытие происходит в моменты времени, когда сигналы, созданные в результате активирования двух источников, имеют примерно одинаковую амплитуду.
[0066] Для примеров осуществления изобретения, предусматривающих попеременное активирование источников сигнала, кроме оборудования или операций обработки, необходимых для реализации способа одновременного активирования источников сигнала, никакое дополнительное оборудование или операции обработки не требуются для обеспечения повышенной скорости получения данных. Примеры осуществления изобретения на основе использования способа одновременного активирования источников требуют применения дополнительного оборудования (второй источник) и дополнительной обработки (расчет градиентов и интерполяция данных). Для примеров осуществления изобретения, предусматривающих использование комбинированного способа, также необходимо дополнительное оборудование (второй источник).
[0067] В представленных выше примерах осуществления изобретения рассмотрены только два источника сигнала или последовательности активирования источников. Очевидно, что можно использовать большее число источников или последовательностей активирования источников с целью дополнительного повышения скорости судна и скорости получения данных. При использовании Nss (число последовательностей одновременно срабатывающих источников) последовательностей скорость судна может быть увеличена в Nss раз.
[0068] Как указано в разделе «Уровень техники», существует несколько способов одновременного активирования источников и разделения сигналов. Хотя ранее рассмотрен простой способ случайного изменения моментов времени активирования источника, который реализован в некоторых примерах осуществления настоящего изобретения, для реализации указанных выше примеров осуществления изобретения с целью повышения скорости судна может использоваться любой способ одновременного активирования источников и разделения сигнала.
[0069] Например, последовательности активирования источников сигнала могут быть сформированы таким образом, что они являются некоррелированными, то есть взаимно корреляционная характеристика двух последовательностей близка к нулю, а автокорреляционная характеристика элементов одной последовательности стремится к импульсной форме.
[0070] В некоторых примерах осуществления настоящего изобретения вместо применения метода случайного изменения времени может использоваться кодирование характеристик источников с использованием цифровых последовательностей (называемых «ортогональными оптическими кодами» (OOC)), в соответствии с которыми каждый «хлопок» пневмоизлучателя представлен всплеском в последовательности сигналов, причем последовательность, создаваемая одной системой источников, является ортогональной относительно других последовательностей. В результате использования свойства ортогональности OOC сигнал каждой системы источников может быть декодирован и выделен из зарегистрированных данных. Ортогональные оптические коды могут быть построены на основе структур, разработанных в теории чисел, которые обеспечивают получение наборов последовательностей, имеющих оптимальные характеристики.
[0071] Морские сейсмические исследования с буксировкой сейсмокос использованы в представленных выше примерах осуществления изобретения только для упрощения рассмотрения. Примеры осуществления настоящего изобретения могут использоваться при проведении любых других морских сейсмических исследований, таких как вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП) или применение донных сейсморазведочных кос (ДСК), в процессе осуществления которых источники сейсмического сигнала буксирует судно, причем скорость судна частично определяется скоростью получения данных.
[0072] Примеры осуществления настоящего изобретения обеспечивают реализацию способов получения морских сейсмических данных на основе одновременного активирования источников сигнала. Один из таких примеров может быть, в общем, представлен в виде способа 800, указанного на фиг. 8, который предусматривает выполнение следующих операций:
• буксировка источников сейсмических сигналов судами (805);
• активирование первого источника морских сейсмических сигналов в соответствии с последовательностью активирования согласно принципу одновременного активирования источников, предусматривающему использование последовательностей активирования Nss источников (810);
• активирование остальных Nss-1 источников морских сейсмических сигналов в соответствии с остальными Nss-1 последовательностями активирования согласно принципу одновременного активирования источников (820);
• движение судна, буксирующего источники сигнала, со скоростью, повышенной в Nss раз (830);
• регистрация отраженных сейсмических сигналов (840); и
• обработка отраженных сейсмических сигналов с целью получения Nss отдельных сейсмограмм (850);
• объединение Nss сейсмограмм в одну сейсмограмму с типовыми интервалами получения отсчетов (860).
[0073] В способе 800, указанном на фиг. 8, в соответствии с некоторыми примерами осуществления настоящего изобретения и в зависимости от цели или задач исследования могут быть предусмотрены не все указанные операции. Например, если единственной целью является получение данных, то этапы, касающиеся обработки данных (например, этапы 850-860), могут не осуществляться. Этапы обработки данных могут быть выполнены позднее другим исполнителем и с использованием другого метода.
[0074] Как указано ранее, для выполнения операций, обобщенно представленных при рассмотрении способа 800, могут быть использованы различные процедуры или методы. Например, источники, которые активируются в соответствии с последовательностью активирования, могут представлять собой один источник, который активируется в различные моменты времени в соответствии с различными последовательностями активирования, или указанные источники могут представлять собой различные физические источники, каждый из которых активируется в соответствии с отдельной последовательностью активирования.
[0075] Способ 800 может содержать другие операции, такие как расчет градиентов перемещения источника и выполнение интерполяции.
[0076] Для специалистов в данной области техники очевидно, что одна или большее число операций, которые реализуются в соответствии с рассмотренными способами, могут быть комбинированы и/или последовательность выполнения операций может быть изменена. Кроме того, некоторые операции могут совмещаться с операциями, предусмотренными в других примерах осуществления настоящего изобретения, представленных в настоящем документе, и/или последовательность выполнения некоторых операций может быть изменена. Процессы измерения, интерпретации результатов и действия, предпринимаемые операторами, могут выполняться с использованием метода итераций, при этом данный принцип является применимым ко всем способам осуществления изобретения, рассмотренным в настоящем документе. Наконец, отдельные элементы рассмотренных способов могут быть реализованы при помощи любых приемлемых средств, в том числе на основе автоматических или полуавтоматических систем, таких как компьютерная система 900, указанная на фиг. 9.
[0077] Элементы способов, описанных выше, могут быть реализованы в компьютерной системе 900, вариант которой представлен на фиг. 9. Компьютер 930 осуществляет обмен данными с дисковыми запоминающими устройствами 929, 931, 933 и 935, которые могут представлять собой внешние запоминающие устройства на жестких дисках или измерительные преобразователи (не показаны). Предполагается, что дисковые запоминающие устройства 929, 931, 933 и 935 представляют собой известные жесткие диски и, как таковые, могут быть реализованы на основе локальной сети или при помощи удаленного доступа. Хотя дисковые запоминающие устройства представлены как отдельные устройства, одно дисковое запоминающее устройство может использоваться для отдельного или совместного хранения инструкций программы, данных измерений и результатов обработки данных в зависимости от необходимости.
[0078] В одном из примеров осуществления изобретения данные в реальном масштабе времени, полученные от приемников, сохраняются в дисковом запоминающем устройстве 931. Различные данные от разных источников, не связанные с реальным масштабом времени, сохраняются в дисковом запоминающем устройстве 933. Компьютер 930 выполняет извлечение соответствующих данных из дисковых запоминающих устройств 931 или 933 с целью обработки данных согласно инструкциям программы, обеспечивающим реализацию различных способов, описанных в настоящем документе. Инструкции программы могут быть записаны на языке программирования, таком как C++, Java и аналогичные языки. Инструкции программы могут быть записаны на машиночитаемом носителе, таком как дисковое запоминающее устройство 935, предназначенное для хранения программы. Указанный машиночитаемый носитель может представлять собой носитель данных компьютера. Носитель данных компьютера может содержать энергозависимую и энергонезависимую память, съемное или стационарное запоминающее устройство, реализованное на основе любого метода или технологии хранения данных, такой как использование машиночитаемых инструкций, структур данных, программных модулей и других данных. Носитель данных компьютера может дополнительно активировать в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), флэш-память или запоминающее устройство на основе другой технологии твердотельной памяти, компакт-диск, универсальный цифровой диск (DVD) или другие устройства оптической памяти, кассетное запоминающее устройство, запоминающее устройство на магнитной ленте, запоминающее устройство на магнитном диске или другие носители данных, которые могут использоваться для хранения требуемой информации и к которым может быть осуществлен доступ компьютером 930. Машиночитаемый носитель может содержать также любые комбинации указанных выше запоминающих устройств.
[0079] В примере осуществления настоящего изобретения компьютер 930 может, в основном, выполнять передачу выходных данных на графический дисплей 927 или принтер 928 (не показан). Компьютер 930 может обеспечивать хранение результатов реализации способов, рассмотренных выше, в дисковом запоминающем устройстве 929 с целью последующего использования и проведения дополнительного анализа. К компьютеру 930 может быть подключена клавиатура 926 и указывающее устройство 925 (например, мышь, трекбол или аналогичное устройство) для обеспечения возможности интерактивного функционирования.
[0080] Компьютер 930 может быть размещен на объекте или в центре обработки данных, удаленном от объекта. Компьютер 930 может быть связан с другими системами при помощи сетевого соединения 924 (не показано). Компьютер 930 может осуществлять обмен данными с оборудованием, размещенным на объекте, с целью приема данных, полученных в результате проведения различных измерений. Указанные данные после выполнения типового форматирования и других видов предварительной обработки могут быть сохранены компьютером 930 в дисковом запоминающем устройства 931 или 933 для последующего извлечения и обработки согласно процедуре, описанной выше.
[0081] Фиг.10 иллюстрирует структурную схему способа увеличения скорости получения данных при проведении морских сейсмических исследований в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
[0082] На этапе 1005 систему источников сейсмического сигнала буксируют в водной среде, такой как океан, море, озеро или подобный водный объект. Система источников сейсмического сигнала содержит один или большее число источников сейсмического сигнала.
[0083] На этапе 1010 система источников сейсмического сигнала периодически активируется для получения первой последовательности сейсмических сигналов. Данная операция может предусматривать активирование одного или большего числа источников сейсмического сигнала, содержащихся в системе источников сейсмического сигнала.
[0084] На этапе 1020 система источников сейсмического сигнала периодически активируется для получения второй последовательности сейсмических сигналов. Данная операция может предусматривать активирование одного или большего числа источников сейсмического сигнала, содержащихся в системе источников сейсмического сигнала. В альтернативном варианте система источников сейсмического сигнала содержит две системы источников сейсмического сигнала, причем источники сейсмического сигнала любой системы могут срабатывать (активироваться) с целью создания первой и второй последовательности сейсмических сигналов.
[0085] На этапе 1030 между моментами активирования первой последовательности активирования и второй последовательности активирования может быть внесена задержка (временной интервал или период). Таким образом, осуществляется активирование источника согласно первой последовательности, после которого по истечении определенной временной задержки следует активирование источника согласно второй последовательности. Как указано на этапе 1035, в примерах осуществления настоящего изобретения интервал между моментами активирования первой последовательности и интервал времени между моментами активирования второй последовательности меньше минимального интервала времени, требуемого для рассеивания и/или достижения пренебрежимо малого значения амплитудой (энергией) сигналов первой последовательности. Проще говоря, например, подача сигнала второй последовательности до рассеивания энергии, вызванной предшествующим сигналом первой последовательности, означает, что энергия (амплитуда) сигналов, создаваемая в результате осуществления двух моментов активирования источников сигналов, перекрывается. В общем, при проведении сейсмических исследований этого следует избегать.
[0086] На этапе 1040 приемники используются для приема сигналов, создаваемых первой и второй последовательностями активирования источников сигнала. Поскольку интервал времени между моментами активирования сигналов двух последовательностей меньше времени, требуемого для рассеивания энергии, вызванной предшествующим активированием источника сигнала, на приемники поступают перекрывающиеся сигналы первой и второй последовательности активирования и в результате этого между двумя принятыми сигналами происходит интерференция.
[0087] На этапе 1050 выполняется обработка принятых сейсмических сигналов с целью определения характеристик подземной формации.
[0088] Как указано выше, в примерах осуществления настоящего изобретения интервал времени между моментами активирования первой и второй последовательности меньше интервала, используемого при проведении типового исследования, соответственно, этот интервал меньше интервала времени, требуемого для рассеивания энергии предшествующего сигнала до достижения пренебрежимо малого уровня (пренебрежимо малый уровень энергии обеспечивает незначительное перекрытие энергии (сигнала), создаваемой в результате текущего активирования источника, и энергии (сигнала), вызванной предшествующим активированием источника, в результате чего обеспечивается возможность разделения сигналов). Такое уменьшение интервала регистрации сигналов сейсмических источников означает, что морскую систему источников сейсмического сигнала можно буксировать с большей скоростью при сохранении высокой частоты активирования источников сигнала. Например, для получения требуемого разрешения изображения подземной формации в результате проведения исследования может быть желательным использование расстояния между моментами активирования источников сейсмического сигнала, равного 30 м или менее либо 25 м или менее. В примерах осуществления настоящего изобретения такое разрешение может быть получено при скорости буксировки более 2,5 м/с и/или 3 м/с в результате уменьшения интервала между моментами срабатывания источника сигналов и соответствующего увеличения перекрытия между создаваемыми сигналами, поступающими на приемники.
[0089] При проведении морских сейсмических исследований с использованием буксируемых сейсмокос исследовательское судно может двигаться со скоростью примерно 5 узлов (2,5 м/с). Если источник сейсмических сигналов активируется через каждые 25 м, то это обеспечивает интервал регистрации отраженных сигналов, равный 10 с. Интервал, равный 10 с или более, является достаточно продолжительным и выбирается с учетом того, что при регистрации любого заданного отраженного сейсмического сигнала остаточная энергия предшествующего сейсмического сигнала (то есть остаточная энергия, попадающая на приемник сейсмических сигналов по истечении 10 с) имеет, по существу, пренебрежимо малый уровень.
[0090] В примерах осуществления настоящего изобретения с использованием одновременного активирования источников сигнала применение двух или большего числа последовательностей активирования источников сейсмических сигналов и/или двух или большего числа источников сейсмических сигналов, содержащихся в системе источников сейсмических сигналов, которые разнесены на определенное расстояние, может предусматриваться для повышения скорости движения сейсморазведочных судов без снижения плотности точек, в которых осуществляется создание сейсмических сигналов.
[0091] В соответствии с первым отличительным признаком настоящего изобретения скорость буксировки источников сигнала судном увеличивается, а в результате использования двух или большего числа источников сигнала, которые активируются попеременно, обеспечивается уменьшение интервала между моментами передачи сигнала. В такой структуре моменты активирования источников сигнала одной из последовательностей активирования задерживаются на случайный интервал времени для обеспечения возможности разделения сигналов при помощи алгоритма разделения сигналов источников, срабатывающих одновременно. Например, рассмотрим описанную выше систему, предусматривающую получение отсчетов данных через каждые 25 м. Если скорость судна составляет 10 узлов (5 м/с), то указанный интервал получения отсчетов, равный 25 м, обеспечивается при использовании последовательности активирования одного источника через каждые 10 с (50 м), начиная с момента 0 секунд, и последовательности активирования второго источника через каждые 10 + aTсекунд, начиная с момента 5 с, где aT- небольшой случайный сдвиг во времени каждого момента активирования, обеспечивающий возможность применения алгоритма разделения сигналов источников, которые активируются одновременно.
[0092] Во втором варианте структуры вместо использования последовательностей попеременного активирования источников сигнала осуществляется активирование двух источников в моменты времени, разнесенные на небольшой случайный интервал времени, причем в пространстве два источника размещены близко друг к другу. Таким образом, фактический интервал между моментами активирования источников увеличивается вследствие повышения скорости буксировки, однако после разделения сигналов каждой пары близко расположенных источников с использованием метода конечных разностей могут быть получены значения линейного градиента перемещения источника. Эти данные, в свою очередь, позволяют выполнить интерполяцию сейсмических данных для обеспечения требуемого интервала получения отсчетов. Например, снова рассмотрим интервал получения отсчетов, равный 25 м. Активирование пар источников сигнала через каждые 10 с (с разнесением на небольшой случайный интервал времени) при скорости буксировки, равной 10 узлов (5 м/с), дает интервал между моментами активирования источников, равный 50 м. Последующий расчет градиента в каждом из указанных положений позволяет обеспечить требуемый интервал получения отсчетов, равный 25 м.
[0093] Третий отличительный признак настоящего изобретения предусматривает использование комбинации двух первых признаков. В соответствующих примерах осуществления изобретения выполняется буксировка двух источников сигнала, причем второй источник смещен относительно первого источника примерно на 25 м. В этом примере осуществления изобретения активирование обоих источников выполняется с использованием временного сдвига, аналогичного сдвигу, предусмотренному во второй структуре. После разделения сигналов вместо получения двух близко размещенных во времени сигналов, как в случае использования второй структуры, создаются данные, аналогичные данным первой структуры, то есть требуемый интервал получения отсчетов составляет 25 м.
[0094] Хотя выше были детально рассмотрены только несколько примеров осуществления изобретения, для специалистов в данной области техники очевидно, что в указанные примеры осуществления изобретения могут быть внесены различные изменения, не выходящие за пределы объема изобретения. Соответственно все указанные изменения находятся в пределах объема настоящего изобретения, определенного приложенной формулой изобретения. Пункты формулы изобретения, описывающие средства и соответствующие функции, охватывают структуры, описанные в настоящем документе и выполняющие указанные функции, а также аналогичные элементы и эквивалентные структуры. Таким образом, хотя, например, гвоздь и шуруп не являются эквивалентными элементами, поскольку в случае гвоздя для крепления деревянных деталей используется цилиндрическая поверхность, а в случае шурупа - спиральная поверхность, в области крепления деревянных компонентов гвоздь и шуруп могут быть эквивалентными структурами. Заявитель не намеревается применять ограничения, обусловленные положениями раздела 35 § 112, абзац 6 Кодекса законов США, в отношении каких-либо пунктов формулы изобретения, указанных в настоящем документе, за исключением пунктов, в которых используется выражение «средство для» с указанием соответствующей функции.
Реферат
Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении морских сейсморазведочных работ. Предлагаются способ и устройство для получения морских сейсмических данных с целью создания изображений или определения характеристик подземных формаций с использованием одновременно включающихся источников сигнала. При использовании нескольких одновременно включающихся источников сигнала время, требуемое для проведения сейсмических исследований, сокращается в результате увеличения скорости судна, буксирующего источники сигнала (снижения плотности отсчетов данных или увеличения интервала получения отсчетов). После разделения сигналов, полученных с использованием одновременного активирования источников сигнала, и объединения отдельных наборов данных получаются сейсмические данные с расчетной или более высокой плотностью регистрации отсчетов. Технический результат – повышение точности получаемых данных. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.
