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确定地震节点位置的方法和计算机系统

阅读:325发布:2024-02-17

专利汇可以提供确定地震节点位置的方法和计算机系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且确定 地震 节点 位置 的方法和 计算机系统 。一种与从 能量 源释放能量的 角 度无关的用于确定x、y能量接收器(节点)位置的计算系统和方法。所述方法和计算系统涉及一种在 数据处理 软件 中执行的 迭代 循环技术,其中采用了本质上基于节点预计放置位置的最佳猜想的模型初始位置,接下来是统计比较模型数据与实际数据的迭代 进程 ,之后通过某些预定数量调整模型位置,并将所述新结果与实际数据相比较,以确定新调整后的位置在统计上比最初 选定 的位置假设更好还是更差。所述进程可通过不断以较小距离调整之前确定的最佳位置来重复。一旦确认已获得最佳真位置,即可停止所述进程,并且可以在正常生成 地震图 的进程中使用X、Y位置数据。,下面是确定地震节点位置的方法和计算机系统专利的具体信息内容。

1.一种更新和优化海底节点X、Y位置的计算机执行方法,用于利用节点在能量发射源发射能量后感测和采集的数据创建地震勘测,所述数据与节点处的能量强度和能量波至时间相关,所述方法包括以下步骤:
a)条件化从节点取回的数据;
b)基于条件化后的数据执行位置预估程序;
c)基于条件化后的数据执行位置预估子程序,以确定节点的优化位置;
d)执行数据后置处理,以及
e)输出数据。
2.根据权利要求1所述的计算机执行方法,其中条件化数据的步骤包括:
a)选择预定震级的输入道的偏移距范围;
b)在能量发射的时间点后,拾取节点采集到的数据的第一预定时期内的最大波峰振幅和最大波谷振幅;
c)确定最大波峰振幅与最大波谷振幅之间的差值,给出总偏移值;
d)利用标准初至波拾取例行程序拾取每一地震道上的初至时间;和
e)确定节点的初始位置。
3.根据权利要求2所述的计算机执行方法,其中基于条件化后的数据执行位置预估程序的步骤包括:
a)利用预定传导速度,使用节点初始位置和发射位置以及节点深度来确定节点内地震道的模型波至时间;
b)计算拾取的波至时间与模型波至时间之间的走时误差;
c)计算在初始位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的标准偏差;
d)重新计算步骤(c)中计算得出的走时误差的标准偏差,并忽略所有大于预定标准偏差数的误差;以及
e)将重新计算得出的标准偏差设为新的最佳标准偏差。
4.根据权利要求3所述的计算机执行方法,其中第一预定距离为300米。
5.根据权利要求3所述的计算机执行方法,其中预定标准偏差数为2。
6.根据权利要求3所述的计算机执行方法,其中基于条件化的数据执行位置预估子程序以确定节点的优化位置的步骤包括:
a)将之前的节点位置更改为预定网格内的第二预定距离,以获得一个更新的节点位置;
b)计算更新后的节点位置的行程时间,以获得更新后的波至时间;
c)利用更新后的节点位置,计算拾取的波至时间与更新后的波至时间之间的走时误差;
d)计算在模型位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的更新后的标准偏差;
e)重新计算在步骤(d)中计算得出的走时误差的更新后的标准偏差,忽略所有大于预定标准偏差数的误差;
f)比较步骤(e)中计算得出的更新后的标准偏差与新的最佳标准偏差,并且,如果更新后的标准偏差较低,那么将更新后的标准偏差指定为新的最佳标准偏差,并将当前位置指定为新的最佳位置;以及
g)预定网格内的所有定位,重复步骤(a)至(f)。
7.根据权利要求6所述的计算机执行方法,其中,所述的执行数据后置处理的步骤,包括:
a)按时间顺序对用于给定节点的所有地震道排序,并在航向测量中扫描预定航向角震级以上的航向角变化;和
b)如果预定航向角震级以上出现航向角变化,且最终计算得出的最佳标准偏差在预定阈值以上,那么将地震道分解为时间周期,所述的时间周期由所述的预定航向角震级以上的航向角变化分隔。
8.根据权利要求1所述的计算机执行方法,其中勘测中所用的每个节点都应执行所述步骤中的每一个步骤。
9.根据权利要求1所述的计算机执行方法,其中基于条件化后的数据执行位置预估程序的步骤包括:
a)利用预定传导速度,通过使用节点初始位置和发射位置和节点深度来确定节点内地震道的模型波至时间;
b)计算拾取波至时间与模型波至时间之间的走时误差;
c)计算在初始位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的标准偏差;和d)重新计算步骤(c)中计算得出的走时误差的标准偏差,并忽略震级内所有大于预定标准偏差数的误差。
10.根据权利要求9所述的计算机执行方法,其中第一预定距离为300米。
11.根据权利要求9所述的计算机执行方法,其中预定标准偏差数为2。
12.根据权利要求9所述的计算机执行方法,其中基于条件化后的数据执行位置预估子程序以确定节点的优化位置的步骤,包括:
a)将之前的节点位置更改为预定网格内的第二预定距离,以获得一个更新的节点位置;
b)计算更新后的节点位置的走时,以获得更新后的波至时间;
c)利用更新后的节点位置,计算拾取波至时间与更新后的波至时间之间的走时误差;
d)计算在模型位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的更新后的标准偏差;
e)重新计算在步骤(d)中计算得出的走时误差的更新后的标准偏差,忽略所有大于预定标准偏差定数的误差;
f)比较步骤(e)中计算得出的更新后的标准偏差与新的最佳标准偏差,并且,如果更新后的标准偏差较低,则将更新后的标准偏差指定为新的最佳标准偏差,并将当前位置指定为新的最佳位置;以及
g)预定网格内的所有定位,重复步骤(a)至(f)。
13.根据权利要求12所述的计算机执行方法,其中执行数据后置处理的步骤包括:
a)按时间顺序对用于给定节点的所有地震道排序,并在航向角测量中扫描预定航向角震级以上的航向角变化;以及
b)如果预定航向角震级以上出现航向角变化,且最终计算得出的最佳标准偏差在预定阈值以上,那么将地震道分为时间周期,所述的时间周期由所述的预定航向角震级以上的航向角变化分隔。
14.一种非暂态性计算机可读介质,包括在执行时令能够处理数据的计算机执行以下步骤的指令:
a)条件化从节点取回的数据;
b)在条件化后的数据上执行位置预估程序;
c)在条件化后的数据上执行位置预估子程序,以确定节点的优化位置;
d)执行数据后置处理;以及
e)输出数据。
15.根据权利要求14所述的非暂态性计算机可读介质,其中条件化数据的步骤包括:
a)生成预定震级的输入道的偏移距范围;
b)在能量发射后的时间,拾取节点采集到的数据的第一预定时期内的最大波峰振幅和最大波谷振幅;
c)确定最大波峰振幅与最大波谷振幅之间的差值,以给出总偏移值;
d)利用标准初至波拾取例行程序拾取每一地震道上的初至时间;和
e)确定节点的初始位置。
16.根据权利要求15所述的非暂态性计算机可读介质,其中在条件化后的数据上执行位置预估程序的步骤,包括:
a)利用预定传导速度,通过使用节点初始位置和发射位置和节点深度来确定节点内地震道的模型波至时间;
b)计算拾取波至时间与模型波至时间之间的走时误差;
c)计算在初始位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的标准偏差;
d)重新计算步骤(c)中计算得出的走时误差的标准偏差,并忽略所有大于预定标准偏差数的误差;以及
e)将重新计算得出的标准偏差设为新的最佳标准偏差。
17.根据权利要求16所述的非暂态性计算机可读介质,其中第一预定距离为300米。
18.根据权利要求16所述的非暂态性计算机可读介质,其中预定标准偏差数为2。
19.根据权利要求16所述的非暂态性计算机可读介质,其中在条件化后的数据上执行位置预估子程序以确定节点的优化位置的步骤,包括:
a)将之前的节点位置更改为预定网格内的第二预定距离,以获得一个更新的节点位置;
b)计算更新后的节点位置的走时,以获得更新后的波至时间;
c)利用更新后的节点位置,计算拾取波至时间与更新后的波至时间之间的走时误差;
d)计算在模型位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的更新后的标准偏差;
e)重新计算在步骤(d)中计算得出的走时误差的更新后的标准偏差,忽略所有大于预定标准偏差数的误差;
f)比较步骤(e)中计算得出的更新后的标准偏差与新的最佳标准偏差,并且,如果更新后的标准偏差较低,则将更新后的标准偏差指定为新的最佳标准偏差,并将当前位置指定为新的最佳位置;和
g)预定网格内的所有定位,重复步骤(a)至(f)。
20.根据权利要求19所述的非暂态性计算机可读介质,其中,所述的执行数据后置处理的步骤,包括:
a)按时间顺序对用于给定节点的所有地震道排序,并在航向角测量中扫描预定航向角震级以上的航向角变化;和
b)如果预定航向角震级以上出现航向角变化,且最终计算得出的最佳标准偏差在预定阈值以上,那么将地震道分为时间周期,所述的时间周期由所述的预定航向角震级以上的航向角变化分隔。
21.根据权利要求14所述的非暂态性计算机可读介质,其中,所述的在条件化后的数据上执行位置预估程序的步骤,包括:
a)利用预定传导速度,通过使用节点初始位置和发射位置以及节点深度来确定节点中的地震道的模型波至时间;
b)计算拾取波至时间与模型波至时间之间的走时误差;
c)计算在初始位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的标准偏差;和d)重新计算(c)部分中计算得出的走时误差的标准偏差,并忽略大于震级内预定标准偏差数的所有误差。
22.根据权利要求21所述的非暂态性计算机可读介质,其中第一预定距离为300米。
23.根据权利要求21所述的非暂态性计算机可读介质,其中预定标准偏差数为2。
24.根据权利要求21所述的非暂态性计算机可读介质,其中在条件化后的数据上执行位置预估子程序以确定节点的优化位置的步骤,包括:
a)将之前的节点位置更改为预定网格内的第二预定距离,以获得一个更新的节点位置;
b)计算更新后的节点位置的走时,以获得更新后的波至时间;
c)利用更新后的节点位置,计算拾取波至时间与更新后的波至时间之间的走时误差;
d)计算在模型位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的更新后的标准偏差;
e)重新计算在步骤(d)中计算得出的走时误差的更新后的标准偏差;忽略所有大于预定标准偏差数的误差;
f)比较步骤(e)中计算得出的更新后的标准偏差与新的最佳标准偏差,并且,如果更新后的标准偏差较低,则将更新后的标准偏差指定为新的最佳标准偏差,并将当前位置指定为新的最佳位置;以及
g)预定网格内的所有定位,重复步骤(a)至(f)。
25.根据权利要求24所述的非暂态性计算机可读介质,其中执行数据后置处理的步骤,包括:
a)按时间顺序对用于给定节点的所有地震道排序,并在航向角测量中扫描预定航向角震级以上的航向角变化;和
b)如果预定航向角震级以上出现航向角变化,且最终计算得出的最佳标准偏差在预定阈值以上,那么将地震道分为时间周期,所述的时间周期由所述的预定航向角震级以上的航向角变化分隔。
26.一种计算机系统,包括运行计算机上数据处理软件的数据处理器,并被配置为接收从地震节点上下载的数据,其中所述数据处理软件能够确定节点的X、Y位置,所述计算机系统被进一步配置用于执行以下步骤:
a)条件化从节点取回的数据;
b)在条件化后的数据上执行位置预估程序;
c)在条件化后的数据上执行位置预估子程序,以确定节点的优化位置;
d)执行数据后置处理,以及
e)输出数据。
27.根据权利要求26所述的计算机系统,其中条件化数据的步骤包括:
a)生成预定震级的输入道的偏移距范围;
b)在能量发射后的时间,拾取节点采集到的数据的第一预定时期内的最大波峰振幅和最大波谷振幅;
c)确定最大波峰振幅与最大波谷振幅之间的差值,以给出总偏移值;
d)利用标准初至波拾取例行程序拾取每一地震道上的初至时间;以及
e)确定节点初始位置。
28.根据权利要求14所述的计算机系统,其中在条件化后的数据上执行位置预估程序的步骤包括:
a)利用预定传导速度,通过使用节点初始位置和发射位置以及节点深度来确定节点内地震道的模型波至时间;
b)计算拾取波至时间与模型波至时间之间的走时误差;
c)计算在初始位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的标准偏差;
d)重新计算步骤(c)中计算得出的走时误差的标准偏差,并忽略所有大于预定标准偏差数的误差;以及
e)将重新计算得出的标准偏差设为新的最佳标准偏差。
29.根据权利要求28所述的计算机系统,其中第一预定距离为300米。
30.根据权利要求28所述的计算机系统,其中预定标准偏差数为2。
31.据权利要求28所述的计算机系统,其中在条件化后的数据上执行位置预估子程序以确定节点的优化位置的步骤包括:
a)将之前的节点位置更改为预定网格内的第二预定距离,以获得一个更新的节点位置;
b)计算更新后的节点位置的走时,以获得更新后的波至时间;
c)利用更新后的节点位置,计算拾取波至时间与更新后的波至时间之间的走时误差;
d)计算在模型位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的更新后的标准偏差;
e)重新计算在步骤(d)中计算得出的走时误差的更新后的标准偏差,忽略所有大于预定标准偏差数的误差;
f)比较步骤(e)中计算得出的更新后的标准偏差与新的最佳标准偏差,并且,如果更新后的标准偏差较低,则将更新后的标准偏差指定为新的最佳标准偏差,并将当前位置指定为新的最佳位置;和
g)预定网格内的所有定位,重复步骤(a)至(f)。
32.根据权利要求31所述的计算机系统,其中执行数据后置处理的步骤包括:
a)按时间顺序对用于给定节点的所有地震道排序,并在航向角测量中扫描预定航向角震级以上的航向角变化;和
b)如果预定航向角震级以上出现航向角变化,且最终计算得出的最佳标准偏差在预定阈值以上,那么将地震道分为时间周期,所述的时间周期由所述的预定航向角震级以上的航向角变化分隔。
33.根据权利要求26所述的计算机系统,其中在条件化后的数据上执行位置预估程序的步骤包括:
a)利用预定的传导速度,通过使用节点初始位置和发射位置以及节点深度来确定地震道的模型波至时间;
b)计算拾取波至时间与模型波至时间之间的走时误差;
c)计算在初始位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的标准偏差;以及d)重新计算(c)部分中计算得出的走时误差的标准偏差,并忽略大于震级内预定标准偏差数的所有误差。
34.根据权利要求33所述的计算机系统,其中第一预定距离为300米。
35.根据权利要求33所述的计算机系统,其中预定标准偏差数为2。
36.根据权利要求33所述的计算机系统,其中在条件化后的数据上执行位置预估子程序以确定节点的优化位置的步骤包括:
a)将之前的节点位置更改为预定网格内的第二预定距离,以获得一个更新的节点位置;
b)计算更新后的节点位置的走时,以获得更新后的波至时间;
c)利用更新后的节点位置,计算拾取波至时间与更新后的波至时间之间的走时误差;
d)计算在模型位置的第一预定距离内的所有地震道的走时误差的更新后的标准偏差;
e)重新计算在步骤(d)中计算得出的走时误差的更新后的标准偏差,忽略所有大于预定标准偏差数的误差;
f)比较步骤(e)中计算得出的更新后的标准偏差与新的最佳标准偏差,并且,如果更新后的标准偏差较低,则将更新后的标准偏差指定为新的最佳标准偏差,并将当前位置指定为新的最佳位置;以及
g)预定网格内的所有定位,重复步骤(a)至(f)。
37.根据权利要求36所述的计算机系统,其中执行数据后置处理的步骤包括:
a)按时间顺序对用于给定节点的所有地震道排序,并在航向角测量中扫描预定航向角震级以上的航向角变化;和
b)如果预定航向角震级以上出现航向角变化,且最终计算得出的最佳标准偏差在预定阈值以上,那么将地震道分为时间周期,所述的时间周期由所述的预定航向角震级以上的航向角变化分隔。

说明书全文

确定地震节点位置的方法和计算机系统

技术领域

[0001] 一般来说,本发明涉及对通过进行地震勘测获取的地震数据进行采集和分析,特别地,涉及基于地震数据分析提高结果准确度的方法。

背景技术

[0002] 地震数据的生成和记录涉及许多不同的接收器配置,包括铺设于地表或海底表面的地音探测器或地震检波器、拖曳于海上震测船后面的听器、垂直悬挂于海中的水听器或放置在井孔内(如垂直地震剖面内)用于记录地震信号的地音探测器。由一个能量源(如振动装置、炸药爆炸或空气枪等)生成声波或弹性振动传入地球,声波或弹性振动再以不同的地震响应和滤波效果穿过地层,并返回至地面记录成为地震数据。采集优化根据局部条件而有所不同,并且还会涉及适合能量源(包括类型和强度)的运用、接收器的优化配置,以及深度记录线相对于地质特征的方位。这样可确保记录下的信噪比最高,分辨率恰当,并且还可通过处理来区分或最小化如气波、地滚波、倍数及衍射等外来影响,并将其移除。
[0003] 水下地震勘探被广泛应用于对存在油气储层的地下地质构造的定位和/或分析。其中一种就是利用船只拖曳若干空气枪和放置在海底的海底节点(OBN)阵列进行勘测。在深海区,这些节点通过遥控潜水器(ROV)和海底装载设备放置在海底。遥控潜水器和海底装载设备通常通过与拖船和空气枪船分离的调度船或搜索船进行布置。在浅水区进行的大多数勘测都可以通过绳索来布置节点。此外,在一些勘测中还用带地震检波器的海底电缆(或“OBC”)来替代节点。这种模式与海底节点类似,地震检波器均设置在海底,但是地震检波器却通过长电缆连接至“母船”。海底节点和海底电缆这两种采集方式在很多方面都类似,并且有时会通过类型更通用的海底地震仪(OBS)或海底传感器/地震检测器紧密结合在一起。
就本申请而言,“节点”是指海底节点和海底电缆二者。
[0004] 为了采集数据,使空气枪间隔已知周期时段释放压缩空气爆破,并记录每一次爆破的定位和定时。同样地,每次压缩空气爆破的定时和强度也被节点所记录。在深海区,数据收集通常至少为期30天,以涵盖一个完整的潮汐周期,但是,也可以依据如勘测区域大小等收集更长周期数据。在浅海区,节点大多通常被放置在海底5至14天;对于浅海节点(通常电池的最长寿命为45天)而言,21天被视为长时间的布置。
[0005] 四维地震数据收集通常包括在相同区域的不同时间采集三维(3D)地震数据,用于评估油气产层随时间发生的变化。可通过流体位置和饱和度、压温度观察变化。四维地震数据是数种地震延时数据形式中的一种。此类数据可以从地表或钻孔内获取。地震延时数据包括在相同区域的不同时间从地表或钻孔内收集到的地震数据,用于评估地下随时间发生的变化,如:流体运动或二次开采的影响。该数据用于检查流体含量表达属性的变化。地震延时数据可重复二维数据、三维数据(被称为4-D地震数据)、井间数据和垂直地震剖面(VSP)数据。
[0006] 虽然在能量离地小于70°时通常可以准确地拾取节点处的能量直达波,但是,由于在X、Y偏移距非常短时地震道数量有限,因此,直达波能量不能被可靠地拾取并用于定位。例如,在100米水深中,离地角70°时,X、Y偏移距为274米;在25米水深中,离地角70°时,X、Y偏移距为68米。在水深300米及更深水域时,利用直达波定位分析就相对比较简单直接。然而,在浅海区(如,小于300米),如果只使用直达波定位分析,那么就几乎不会再使用空气爆破。此外,折射波通常先于直达波到达。已观察到,这种情况在大多数海底环境(但不是所有)下发生在偏移距约为节点深度3倍左右的地方。因此,当能量发射的离地角超过70°时,虽然数据质量不会受到影响,但是会对采用直达波进行定位分析的可靠性产生不利影响。
[0007] 此外,用于布置节点的方法很难对各节点位置水深的测量进行控制,尤其在浅海区。由于局部折射速度存在局部变化,因此,在同时出现节点深度误差和传导速度误差时,用于定位节点的方法必须是稳定的。数据分析进一步复杂化,需要能够检测到节点因外力移动的时间,并且能够确定节点占据的每个定位在单一部署期间的正确位置。实际上,在浅海勘测中,观察到的节点移动范围在5米至2000米之间。
[0008] 本发明的主要目的和优点在于提供了一种提高数据质量的方法、系统和产品,而无论能量以什么角度从地面发射。
[0009] 本发明的其他目的和优点对本领域技术人员而言,一部分是显而易见的,另一部分将在下文中得到说明。

发明内容

[0010] 根据前面所述的目的和优点,本发明提供了一种确定x、y能量接收器(节点)位置的系统和方法,而不管能量源释放的角度。一般情况下,一旦已经开始地震勘测,并且从海底检索到节点和将节点数据下载到计算系统,该进程和系统就将采用拾取的初始波至时间(通常在浅水区中,当折射波波至的传导速度比典型水柱的速度快时,这将被作为第一次折射的波至时间)。该进程和计算系统包括,一种由数据处理软件执行的迭代循环技术,其中,采用了大体上基于节点预计放置位置的最佳猜想的模型初始位置;接下来是统计比较模型数据与实际数据的迭代进程,之后通过某些预定数量调整模型位置,并将该新结果与实际数据相比较,以确定新调整后的位置在统计上比最初选定的位置假设更好还是更差。该进程可通过不断以较小距离调整之前确定的最佳位置来重复。一旦确认已获得最佳真位置,即可停止进程,并且可以在正常生成地震图的进程中使用X、Y位置数据。
[0011] 在本发明的一个方面,提供了一种用于更新和优化海底节点Y、Y位置的计算机执行方法,该海底节点用于通过利用节点在能量发射源发射后感测和采集到的数据以及节点处的能量强度和能量波至时间创建地震勘测,计算机执行方法的步骤大体上包括:条件化从节点检索到的数据;在条件化后的数据上执行位置预估程序;在条件化后的数据上执行位置预估子程序,以确定节点的优化位置;执行数据后置处理,并输出数据。
[0012] 在本方面的另一方面,提供了一种非暂态性计算机可读介质,包括命令,该命令可在执行时令能够处理数据的计算机执行步骤:条件化从节点检索到的数据;在条件化后的数据上执行位置预估程序;在条件化后的数据上执行位置预估子程序,以确定节点的优化位置;执行数据后置处理以及输出数据。
[0013] 在本发明的另一方面,提供了一种计算机系统,大体上包括运行计算机上数据处理软件的数据处理器,并配置为接收从地震节点上下载的数据,其中,该数据处理软件可确定节点的X、Y位置;计算机系统被进一步配置用于执行步骤:条件化从节点检索到的数据;在条件化后的数据上执行位置预估程序;在条件化后的数据上执行位置预估子程序,以确定节点的优化位置;执行数据后置处理以及输出数据。
[0014] 更具体地说,所述进程、计算机可读介质以及计算机系统中的每一个都应按照下列步骤执行:
[0015] 1.在输入道的偏移距大时开始执行进程。每个道代表能源与能量接收器(节点14)之间的爆破间配对,并且偏移距代表能源与节点配对之间的距离。输入的范围应大于节点可能已经出现的任何预期移动(如,如果预计节点可能因外部事件或外力移动300米,则选定用于初始进程的输入道应包括能量源与超过300米的节点之间的距离,但是,选定的范围为用户参数,可根据经验通过调查环境进行选择)。虽然输入道的范围可被视作圆盘(半径以能量源为中心并延伸至规定范围内的节点),但是也可能,并且在某些环境下优选将该输入道范围(如,50米-300米)视为“环形”,其中的输入道拒绝为非常短的偏移距道。选定的实际范围以及该范围是“圆盘”式,还是“环形”范围取决于用户的偏好和经验,其中的短偏移距道被排除。
[0016] 2.在能量发射后的时间里(仍然凭借用户偏好根据经验选定时间,但是,就目前而言,已发现2秒钟是有用的时段,仅作示例之用),拾取数据在第一个2秒钟内的最大波峰振幅和最大波谷振幅。能量源与节点间的相互距离越近,波峰振幅与波谷振幅之间的差值越大。相反地,能源与节点间的相互距离越远,波峰振幅与波谷振幅之间的差值越小。
[0017] 3.确定2个测量值之间的差值,给出总偏移值。如上述(2)中所述,由于振幅的典型球面扩散性,该值是给定道的偏移距的合理指标(如,根据能量守恒原理,球面增大,则球面扩散范围内任一点上的能量降低)。根据振幅将输入数据道限制在大约2000米的偏移距范围内,从该进程中过滤出所有超出上述距离的地震道。
[0018] 4.利用标准初至波拾取例行程序拾取每一地震道上的初至时间(如,发射后节点记录的第一数据)。拾取的子波是原始子波(未改变实地记录)或通过滤波器处理移动至最小相位或零相位的子波。
[0019] 5.确定节点的模型初始位置。可利用多种已知算法中的任意一种进行,包括但不限于,利用节点的预定表位,爆破的X、Y坐标均值,或者上述确定的振幅偏移最大的发射位置。
[0020] 6.利用预定的传导速度(如,1500米/秒),通过使用模型节点初始位置和已知的发射位置以及节点深度来确定一节点内地震道的模型波至时间(就目前而言,在浅水域使用回声测深仪获得的节点深度是准确的,该仪器在较深水域的精度低)。
[0021] 7.计算拾取波至时间与模型波至时间之间的走时误差(如,该误差等于拾取波至时间与计算得出的模型波至时间之差)。
[0022] 8.计算在节点模型初始位置的预定距离(如,300米)内的所有地震道的走时误差的标准偏差。
[0023] 9.重新计算步骤8中计算得出的走时误差的标准偏差,其中,也忽略震级中大于预定标准偏差数(如,2)的所有误差。将该定位和标准偏差设为最佳位置和标准偏差。
[0024] 10.开始节点位置更新的一次迭代。
[0025] 11.循环X和Y中的位置更新“网格”,以确定更新后的位置。一次迭代是一个典型的大步长(如,41×41网格上的步长为200米,因此,网格中的每一步从模型位置开始均为200米,见图7(a))。换句话说,每个迭代包括将在41×41网格的网格线上将节点移动200米(在提供的本实例中,节点从网格中心开始,以便在各个方向上用20步包含该41×41的网格)。应该注意的是,虽然公开了一种笛卡儿坐标系类型的“网格”,但是,为了同样的目的,也可使用其他的几何“网格”,例如,如半径基于步长的圆等。此外,即使在笛卡儿坐标系统中也可以使用其他的“网格”尺寸,优选使用奇数网格,以便在各个方向上移动节点的数量相等。
[0026] 12.通过模型位置计算拾取波至时间与模型波至时间之间的走时误差。
[0027] 13.计算模型位置的预定距离(如,300米)内的所有地震道的走时误差的标准偏差。
[0028] 14.重新计算步骤13中计算得出的走时误差的标准偏差,其中,也忽略震级中大于预定标准偏差数(如,2)的所有误差。
[0029] 15.比较步骤14中计算得出的标准偏差与之前的最佳标准偏差。如果新的标准偏差较低,那么将新的标准偏差变为新的最佳标准偏差,且当前位置变为新的最佳位置。如果步骤14中计算得出的标准偏差大于之前的最佳标准偏差,那么最佳位置和最佳标准偏差不变。
[0030] 16.所有网格位置重复步骤12至15,用于测试。
[0031] 17.之后,将来自第一个循环的位置和标准偏差用作初始解,用于更细致地扫描X和Y位置。
[0032] 18.以较小网格尺寸(如,41×41网格上的步长为5米)重复步骤12至15。
[0033] 19.之后,将来自第二个循环的位置和标准偏差用作初始解,用于更细致地扫描X和Y位置。
[0034] 20.以较小尺寸网格(如,41×41网格上的步长为0.1米)重复步骤12至15。
[0035] 21.按时间顺序排序所有用于给定节点的地震道,并对航向角测量(罗航向)中出现的较大变化进行扫描。
[0036] 22.如果航向角的变化大,且最终计算得出的最佳标准偏差大(如,当通过数据采集移动一个节点一段距离时),那么将该节点分解成由变化较大的航向角分隔的时间周期(这样每个时间周期都仅包括单个位置被节点占据时的时间)。如果走时误差的标准偏差小,则不用将节点分解为多个集。值得注意的是,节点移动应当最易于通过查看航向角(罗航向)的变化来检测,但是,有时,当节点移动到其倾角(俯仰角和翻滚角)时也会被改变。然而,尽管此处可使用任何或全部方位,航向角也是最易于查看变化的一个。
[0037] 23.所有节点重复步骤6至21。如果节点在步骤22中被分解为多个节点段,那么每段节点都应分别通过序列。
[0038] 24.将每段节点的每个节点名称和更新后的位置(若需要)输出为ASCII文件(或其他可用的文件格式)。附图说明
[0039] 通过结合附图阅读下面的详细说明将可更加全面地理解和认识本发明,其中:
[0040] 图1是执行地震勘测的船只的说明示意图;
[0041] 图2是地震节点将数据下载至计算机,计算机随后将数据上传至数据处理计算机的说明示意图;
[0042] 图3是根据本发明一方面的初始数据条件化方法的流程图
[0043] 图4是根据本发明一方面的节点位置预估程序的流程图;
[0044] 图5是根据本发明一方面的节点位置预估子程序的流程图;
[0045] 图6是根据本发明一方面的数据后置处理方法的流程图;以及
[0046] 图7(a)至(c)是根据本发明一方面的分别用于节点位置预估子程序的一次、二次和三次迭代中的网格的符号表征图。

具体实施方式

[0047] 参照附图,其中,在所有附图中,相同的参考号表示相同的零件。图1所示的是一艘拖曳压缩空气枪12阵列的船舶10。该船舶10被驱动,从而遍历已经以预定模式放置到海底16的地震节点14的网格。当船舶10遍历到节点14网格之上时,枪12以预定时间间隔释放压缩空气爆破。压缩空气通过水向下辐射,压缩空气中的能量直接被每个节点14接收,或者在发射并到达节点14前通过海底16折射。枪12释放每个压缩空气爆破的目的是让爆破的接收定时以及相应的能量级被节点14中的每一个感测到并记录,而不管能量是否直接被各节点
14接收或仅仅是在通过海底16发射或折射之后接收到。
[0048] 将节点14放置到海底16是一不精确的科学,其中的节点位置可能因外部因素而发生变化,除其他因素外,该外部因素包括如洋流、渔网和海洋生物等,渔网会缠绕一个节点或多个节点并在释放前将其拖曳一定距离;海洋生物碰撞节点,从而使节点滑离海底形成的不平整表面。然而,为了对分析地震数据进行精确分析,重要的是应该尽最大可能地获知每一炮的发射位置、每个节点的位置以及水柱速度。虽然每一爆破的发射位置可以通过GPS或其他位置传感设备精确确定,并且节点深度(如,Z位)可在拾取节点时通过回声测深仪或深度计确定,但是,由于节点的位置在海底,因此不能精确获知节点的准确X、Y位置。
[0049] 本发明的一方面提供了精确确定每个节点的X、Y位置的均值。如图2所示,与确定X、Y节点位置的均值相关的方法被编程到一台计算机中,该计算机具有可处理数据的处理器。一旦从海底16检索到节点14,则将节点所存储的数据(包括,如接收到每一爆破的时间及接收到能量的相应强度等)下载到一台计算机18。之后,将数据上传至一台数据处理计算机20(可以是与计算机18相同的或不同的计算机,并可通过硬接线连接或无线来传输数据),其中的数据处理软件根据本发明中的数据处理方法进行编程。一旦数据经过完全处理,就可将来自地震勘测的完整数据用于生成地震图或其他形式的可观察和使用地震勘测有用表达的输出。
[0050] 这样,参照图3-6,用于执行方法的优选模式(和编程用于执行方法的计算机)的步骤,如下:
[0051] 1.在步骤100中,选择大的输入道偏移距范围。每个道代表能源与能量接收器(节点14)间释放的爆破之间的一个配对,并且偏移距代表能源与节点配对之间的距离。输入的范围应大于节点可能已经出现的任何预期移动(如,如果预计节点可能因外部事件或外力移动300米,则选定用于初始进程的输入道应包括能量源与超过300米的节点之间的距离,但是,选定的范围为用户参数,可根据经验通过调查环境进行选择)。虽然输入道的范围可被视作圆盘(半径以能量源为中心并延伸至规定范围内的节点),但是也可能,并且在某些环境下优选将该输入道范围(如,50米-300米)视为“环形”,其中的输入道拒绝为非常短的偏移距道。选定的实际范围以及该范围是“圆盘”式,还是“环形”范围取决于用户的偏好和经验,其中的短偏移距道被排除。
[0052] 2.之后,在步骤102中,在能量发射后的时间,拾取数据在第一预定时间数(如,实践证明2秒钟非常有效)内的最大波峰振幅和最大波谷振幅(能量级)。能量源与节点间的相互距离越近,波峰振幅与波谷振幅之间的差值越大。相反地,能源与节点间的相互距离越远,波峰振幅与波谷振幅之间的差值越小。
[0053] 3.之后,在步骤104中,确定2个测量值之间的差值,给出总偏移值。如步骤102中所述,由于振幅的典型球面扩散性,该值是给定道的偏移距的合理指标(如,根据能量守恒原理,球面增大,则球面扩散范围内任一点上的能量降低)。根据振幅将输入数据道限制在大约2000米的偏移距范围内,从该进程中过滤出所有超出上述距离的地震道。
[0054] 4.之后,在步骤106中,利用标准初至波拾取例行程序拾取每一地震道上的初至时间(如,发射后节点记录的能量的第一实际数据)。拾取的子波是原始子波(未改变实地记录)或通过滤波器处理移动至最小相位或零相位的子波。
[0055] 5.之后,在步骤108中,确定节点的模型初始位置。可利用多种已知算法中的任意一种进行,包括但不限于,利用节点的预定表位,爆破的X、Y坐标均值,或者上述确定的振幅偏移最大的发射位置。
[0056] 6.之后,在步骤110中,利用预定的传导速度(如,空气在水中的传播速度为1500米/秒),通过使用模型节点初始位置和已知的发射位置以及节点深度来确定或计算一节点内地震道的模型波至时间(就目前而言,在浅水域使用回声测深仪获得的节点深度是准确的,该仪器在较深水域的精度低)。
[0057] 7.之后,在步骤112中,计算拾取波至时间与模型波至时间之间的走时误差(如,该误差等于拾取波至时间与计算得出的模型波至时间之差)。
[0058] 8.之后,在步骤114中,计算在节点模型初始位置的预定距离(如,300米)内的所有地震道的走时误差的标准偏差。应该注意的是,术语“标准偏差”从其自身意义上而言被用作一个数学函数,用于最小化方差或均值的离散度。术语“质量”的最小化(在本发明的该实例中,术语“质量”被称为“标准偏差”)应该是指最小化走时误差的方差。其他可用作数学函数的实例包括均值的绝对平均偏差或均值的绝对均差。因此,术语“标准差”旨在涵盖传统的标准差公式以及其他任何可对最小化走时误差的方差提供指示作用的数学公式。
[0059] 9.之后,在步骤116中,重新计算步骤114中计算得出的走时误差的标准偏差,其中,忽略震级中大于预定标准偏差数(如,2)的所有误差。将该定位和标准偏差设为最佳位置和标准偏差。
[0060] 10.之后,根据图5中所示的估计子程序开始节点位置更新的一次迭代。
[0061] 11.在步骤118中,循环X和Y中的位置更新网格,以确定更新后的位置。如图--中的说明性示例所示,一次迭代是一个典型的大步长,从而对优化位置的稀疏网格执行近似算法(如,41×41网格上200米,因此,网格中的每一步从模型位置开始均为200米,见图7(a))。应该注意的是,虽然公开了一种笛卡儿坐标系类型的网格,但是,为了同样的目的,也可使用其他的几何网格,例如,如半径基于步长的圆等。此外,网格可以是规则的几何形状,也可以是可变的几何形状(如,不同步长)。应该进一步注意的是,虽然在笛卡儿坐标系类型的网格体系中使用奇数步数可使网格运行到最好,从而可在各个方向上调整位置的步数为偶数,但是,网格的尺寸(如,执行位置排列的步数)可变。
[0062] 12.之后,在步骤120中,利用模型位置计算拾取波至时间与模型波至时间之间的走时误差。
[0063] 13.接下来,在步骤122中,计算模型位置的预定距离(如,300米)内的所有地震道的走时误差的标准偏差。
[0064] 14.之后,在步骤124中,重新计算步骤122中计算得出的走时误差的标准偏差,其中,忽略震级中大于预定标准偏差数(如,2)的所有误差。
[0065] 15.之后,在步骤126中,比较步骤124中计算得出的标准偏差与之前的最佳标准偏差。如果新的标准偏差较低,那么将新的标准偏差变为新的最佳标准偏差,且当前位置变为新的最佳位置。如果从步骤124中计算得出的标准偏差大于之前的最佳标准偏差,那么最佳位置和最佳标准偏差不变。
[0066] 16.之后,在步骤128中,做出决定以确保所有网格位置重复步骤12至15,用于测试。
[0067] 17.返回步骤120,之后,将来自第一个循环的位置和标准偏差用作初始解,用于更细致地扫描X和Y位置。
[0068] 18.因此,在步骤130中,以较小网格尺寸(例如,如图7(b)所示,41×41网格上的步长为5米)重复步骤120至126。
[0069] 19.在经过更加细致调整的网格尺寸上重复步骤120至126之后,将来自第二个循环的位置和标准偏差用作初始解,用于更细致地扫描X和Y位置。
[0070] 20.之后,仍然以较小的步长(例如,如图7(c)所示,41×41网格上的步长为0.1米)重复一次步骤120至126。应该注意的是,执行迭代的粒度网格可从单步迭代变为数量较多而步长变化小的网格(在单步迭代中,为了覆盖所需距离以捕获潜在的节点移动,使用的步长小,但网格非常大)。然而,在测试中已发现,在最有效地利用计算机处理能力而又不损害结果精度的同时,第三个循环迭代可提供精确度高的结果。
[0071] 21.结束估计例行程序及例行子程序后,可进行数据后置处理。在步骤132中,按时间顺序排序所有用于给定节点的地震道,并对航向角测量(罗航向)中出现的较大变化进行扫描。
[0072] 22.在步骤134中,确定航向角是否出现较大变化以及最终计算得出的最佳标准偏差是否较大(如,当通过数据采集移动一个节点一段距离时);之后,确定是否将节点分解成由变化较大的航向角分隔的时间周期(这样每个时间周期都仅包括单个位置被节点占据时的时间)。如果是这样的话,然后将节点分解成由变化较大的航向角分隔的时间周期。如果走时误差的标准偏差小,则不用将节点分解为多个集。值得注意的是,节点移动应当最易于通过查看航向角(罗航向)的变化来检测,但是,有时,当节点移动到其倾角(俯仰角和翻滚角)时也会被改变。然而,尽管此处可使用任何或全部方位,航向角也是最易于查看变化的一个。
[0073] 23.之后,所有节点重复步骤110至134。如果节点在步骤134中被分解为多个节点段,那么每段节点都应分别通过序列。
[0074] 24.最后,在步骤136中,将每段节点的每个节点名称和更新后的位置(若需要)输出为ASCII文件(或其他可用的文件格式)。也可采用其他输出格式对本领域普通技术人员来说是显而易见的。
[0075] 随着数据处理的完成以及将所有节点位置确定到可接受的精确程度,可通过绘制地震图或其他有用的数据表达式来进一步利用该优化数据。
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