确定地震节点位置的方法和计算机系统的制作方法
【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水听器、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“0BCT’)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、压力及温度观察变化。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]虽然在能量离地角小于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，Χ、Υ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Υ、Υ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Χ、γ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