地震頻率掃描增強的制作方法
【專利摘要】一種執(zhí)行地震掃描的方法，包括形成合力分布；利用合力分布構(gòu)建目標(biāo)地震頻率掃描；以及利用構(gòu)建的目標(biāo)頻率地震掃描操作地震源。
【專利說明】地震頻率掃描增強
[0001]
【背景技術(shù)】
[0002]1、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明主要涉及地震勘探，特別是涉及用生成具有增強的地震頻率掃描的地震源信號的方法和裝置。
[0004]2、相關(guān)技術(shù)
[0005]在石油和天然氣勘探行業(yè)，通常采用地球物理工具和技術(shù)來識別具有潛在烴類儲藏的地下結(jié)構(gòu)?？衫枚喾N不同的技術(shù)來生成地震信號。
[0006]地震的振動能量源在本領(lǐng)域已經(jīng)使用多年。地震振動器的最簡單形式僅僅是能夠以大約2到300Hz的預(yù)定頻率范圍震動地面的重型車輛。經(jīng)過相對長的一段時間，振動器的信號傳遞到地下，其能夠達到的能量等級小于諸如炸藥的沖擊波發(fā)生器。
[0007]被傳遞的能量，已知為地震源信號或“導(dǎo)向”信號，穿過地下并且從某些地下地質(zhì)邊界或?qū)臃瓷洳糠帜芰?。被反射的能量然后傳送回地表，在地表處利用地球運動檢測器進行記錄。處理被記錄的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生關(guān)于組成地下的層的位置和物理性質(zhì)的信息。
[0008]地震的振動源信號典型地是掃描(swe印)信號，或者簡稱掃描。掃描是在上述2-300HZ的范圍內(nèi)的正弦振動，并且持續(xù)時間在2到40秒的級別，這取決于地形、地下的巖性、經(jīng)濟約束以及振動器的物理性能?？梢噪S著時間增加正弦掃描頻率，這稱為“升頻掃描”。升頻掃描是典型地用在現(xiàn)代地震勘探中的信號。而且，正弦掃描還可以隨著時間減小掃描頻率，這稱為“降頻掃描`”。振動器掃描的最終產(chǎn)物是通過地表傳播以返回地下線索的波。
[0009]本發(fā)明提供用于增強地震掃描的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在各個方面中，本發(fā)明提供一種執(zhí)行地震掃描的方法。該方法可以包括形成合力分布；利用合力分布構(gòu)建目標(biāo)地震頻率掃描；以及利用構(gòu)建的目標(biāo)頻率地震掃描操作地震源。該合力分布可以通過利用以下方法獲得兩個或多個力分布而形成:一個或多個穩(wěn)態(tài)掃描；一個或多個瞬態(tài)力掃描；一個或多個瞬態(tài)頻率掃描；以及一個或多個瞬態(tài)力和頻率掃描。
[0011]在各個方面中，本發(fā)明還提供一種計算機可讀媒介，具有嵌入其中的計算機程序并且可由處理器訪問以執(zhí)行計算機程序。計算機程序可以包括形成合力分布的指令以及利用合力分布構(gòu)建目標(biāo)地震頻率掃描的指令。計算機程序還可以包括利用構(gòu)建的目標(biāo)頻率地震掃描操作地震源的指令。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了詳細地理解本發(fā)明，結(jié)合附圖，參考以下優(yōu)選實施例的詳細說明，附圖中相同的元件給出了相同的標(biāo)記，并且其中:
[0013]圖1示出了利用本發(fā)明各個方面的典型地震數(shù)據(jù)采集操作；
[0014]圖2是振動型地震源、例如圖1中的地震源的功能特征的示意性表示；
[0015]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例生成合力分布的方法；
[0016]圖3A示出了可用于產(chǎn)生目標(biāo)掃描的示例性曲線擬合方法；
[0017]圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用穩(wěn)態(tài)方法產(chǎn)生的測試掃描；
[0018]圖4B示出了利用圖4A的測試掃描識別的基本力；
[0019]圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用瞬態(tài)力方法產(chǎn)生的測試掃描；
[0020]圖5B示出了利用圖5A的測試掃描識別的基本力；
[0021]圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用瞬態(tài)頻率方法產(chǎn)生的測試掃描；
[0022]圖6B示出了利用圖6A的測試掃描的用于頻率的優(yōu)選時間；
[0023]圖6C示出了與在利用瞬態(tài)頻率方法獲得的頻率范圍內(nèi)的驅(qū)動力值相關(guān)聯(lián)的時間表;
[0024]圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的利用瞬態(tài)頻率和瞬態(tài)力方法產(chǎn)生的測試掃描;
[0025]圖7B示出了利用圖7A的測試掃描識別的瞬態(tài)力；
[0026]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例利用圖3中的方法產(chǎn)生的目標(biāo)地震掃描；以及
[0027]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例構(gòu)建目標(biāo)掃描的方法。
【具體實施方式】
[0028]通過下面的論述，將能夠意識到的是，本發(fā)明的各個方面提供了執(zhí)行增強的地震掃描的方法。振動器的行為可取決于用于產(chǎn)生力分布的方法。在一個方面，通過建立合力分布(profile)控制地震振動器的行為，獲得這種增強。該過程的結(jié)果是基于結(jié)果掃描的目的來確定振動器的最優(yōu)力分布。這些方法的一個方面是利用合力分布構(gòu)建目標(biāo)地震頻率掃描。該目標(biāo)頻率地震掃描可以包括包括單一頻率的頻率掃描；頻率隨時間增加的頻率掃描；頻率隨時間減小的頻率掃描；包括單一頻率和增加的頻率的頻率掃描；包括單一頻率和減小的頻率的頻率掃描；或者包括單一頻率和增加的頻率以及減小的頻率的頻率掃描。
[0029]合力分布可以基于一個或多個實驗性的掃描，例如利用一個或多個穩(wěn)態(tài)掃描的力分布，利用一個或多個瞬態(tài)力掃描的力分布，利用一個或多個瞬態(tài)頻率掃描的力分布以及利用一個或多個瞬態(tài)力和頻率掃描的力分布。然后可以利用目標(biāo)地震頻率掃描來操作振動性地震源。
[0030]圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例可以使用目標(biāo)地震頻率掃描的測量布置圖。地震源100位于勘探區(qū)域中的預(yù)定位置并且耦接到地表。在所示的實施例中，地震源100是卡車裝載的振動性地震源。該振動性地震源100可以是單軸源，例如僅僅將壓縮P波傳遞到地表。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，也可以根據(jù)本發(fā)明以下的詳細描述來配置能夠?qū)波和S波都傳遞到地表的多軸振動源，而無需附加的描述或說明。因此，為了簡便起見而非限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明將重點討論單軸地震源。
[0031]地震源100包括具有駕駛室172的卡車170，駕駛室中容納有控制器108。地震源包括用于移動反作用質(zhì)量塊104的液壓子系統(tǒng)140。將參照圖2進行更詳細地描述的，移動反作用質(zhì)量塊104作用到底盤106上，將地震源信號102傳遞到地表。信號102穿過地表，在不連續(xù)的底層處反射，并且朝著地球表面?zhèn)鞑ァ?br> [0032]多個傳感器160以與地震源100間隔開來的陣列形式耦接到地表。傳感器160檢測反射的源信號102，并且可以是數(shù)字的和/或模擬的電信號162從傳感器160的陣列傳輸?shù)降湫偷厝菁{在卡車中的記錄站(未示出)。記錄站包括地震記錄器168，并且還可以包括關(guān)聯(lián)處理器，其還接收表示傳遞到地表的實際源信號102的電信號180。
[0033]仍然參照圖1，地震源100包括幾個子系統(tǒng)，具有用于產(chǎn)生地震信號102的系統(tǒng)部件。系統(tǒng)100包括具有液壓管路142的液壓泵子系統(tǒng)140，用于將液壓液114輸送到伺服閥組件112。冷卻器150典型地被用來冷卻液壓子系統(tǒng)。安裝在卡車上的低頻蓄電池144相對大，例如大約10加侖容量或者更大，并且用作抑制液壓系統(tǒng)的操作引起的低頻噪聲，例如大約25Hz或者更小。
[0034]圖2示意性地描述了基本上如上所述的并且示出在圖1中的用于傳遞正弦地震信號102到地表的地震信號生成系統(tǒng)100。附圖標(biāo)記與圖1中相同的部件保持一致。底盤106通過靜重耦接到地表。反作用質(zhì)量塊104可移動地耦接到底盤106，使得反作用質(zhì)量塊104經(jīng)由液壓子系統(tǒng)140的受控的移動以期望的幅度和頻率或掃描振動底盤106，從而生成信號102。控制器108包括用于控制系統(tǒng)100的處理器110。該控制器電耦接到伺服閥組件112。伺服閥組件112包括伺服電機120，導(dǎo)向閥122以及主級閥124。
[0035]伺服閥組件112控制液壓子系統(tǒng)140中的流體移動，從而提供移動反作用質(zhì)量塊104的力。具有期望的掃描信號特征的電信號116從控制器108傳輸?shù)剿欧姍C,操作導(dǎo)向閥122。導(dǎo)向閥122耦接到主級閥124，并且包括液壓聯(lián)軸器，用于傳送液壓以操作主級閥。當(dāng)被操作時，主級閥對液壓通道(未示出)增壓和減壓，從而根據(jù)控制器信號移動反作用質(zhì)量塊104。
[0036]在本發(fā)明的各個方面中，通過調(diào)節(jié)被加壓的液壓液114逆著(against)反作用質(zhì)量塊104流動，迫使反作用質(zhì)量塊104快速且反復(fù)地在垂直方向上往復(fù)運動，創(chuàng)建地震信號102。通過調(diào)節(jié)液壓液114的流動從而調(diào)節(jié)反作用質(zhì)量塊104的速度和力來控制這種振動的聲學(xué)特征。
[0037]現(xiàn)在參照圖3，這里示出了一種用于構(gòu)建合力分布202的方法200。該方法200可以包括利用一個或多個穩(wěn)態(tài)掃描通過實驗得到的力分布204，利用一個或多個瞬態(tài)力掃描通過實驗得到的力分布206，利用一個或多個瞬態(tài)頻率掃描通過實驗得到的力分布208，以及利用一個或多個瞬態(tài)力和頻率掃描通過實驗得到的力分布210。這些通過實驗得到的力分布204-210可以被關(guān)聯(lián)或合并以獲得合力分布202。例如，在一個實施例中，可利用數(shù)學(xué)運算，例如加權(quán)平均，來合并力分布204-210。在其它實施例中，可利用歷史的或經(jīng)驗的數(shù)據(jù)來調(diào)整任一或所有的力分布204-210。在其它實施例中，可省略通過實驗得到的力分布204-210中的一個或多個。以下將參照附圖4-7，討論每個實驗性的力分布204-210。
[0038]圖4A-B描述了可以如何利用穩(wěn)態(tài)方法生成力分布數(shù)據(jù)。圖示出了驅(qū)動力(F)關(guān)于時間(T)的關(guān)系，以及表示出了選定頻率處的示意性力分布。如圖4A所示,在每個頻率處，在選定頻率范圍內(nèi)增加目標(biāo)驅(qū)動力。最大的力被標(biāo)注為數(shù)字220。圖4B示出了發(fā)生在輸出力值222 (或基本力)處的穩(wěn)態(tài)條件。對每個力間隔監(jiān)控系統(tǒng)行為，直到檢測到該頻率的穩(wěn)態(tài)(例如，力值222)。在這些測試過程中采集的系統(tǒng)行為信息可以在完成測試之后進行處理。這種處理可以包括濾波，分類，轉(zhuǎn)換以及其它已知的分析方法以識別最優(yōu)的力值。
[0039]在圖4A-B中，生成力的時間(t)保持恒定，但并不總是需要這樣。在期望頻率范圍內(nèi)的所有頻率上執(zhí)行該處理，以產(chǎn)生力值和相關(guān)頻率的數(shù)據(jù)集。因此，通常，穩(wěn)態(tài)方法通過在預(yù)定時間周期施加一個或多個所選擇的力來估算每個頻率處的驅(qū)動力。然后，可以選擇預(yù)定的時間周期，使得驅(qū)動力至少超過瞬態(tài)響應(yīng)。
[0040]圖5A-B描述了可以如何利用瞬態(tài)力的方法生成力分布數(shù)據(jù)。所述圖示出了驅(qū)動力(F)關(guān)于時間(T)的關(guān)系，并表示出了選定頻率處的示意性力分布。如圖5A所示，對于每個頻率處在時間周期(例如20秒)上，驅(qū)動力從零線性傾斜上升到計算的最大力230。圖5B示出了發(fā)生在輸出力值232 (或基本力)處的穩(wěn)態(tài)條件。對每個力間隔監(jiān)控系統(tǒng)行為,直到檢測到穩(wěn)態(tài)(例如，力值232)。在這些測試過程中采集的系統(tǒng)行為信息可以在完成測試之后進行處理和分析以識別最優(yōu)的力值。
[0041]力值232可以被選擇為該頻率的力。
[0042]圖6A-B描述了瞬態(tài)頻率掃描方法。該圖示出了驅(qū)動力(F)關(guān)于時間⑴的關(guān)系，以及表示出了選定頻率處的示意性力分布。雖然圖6A示出的是恒定頻率，該方法也可以使用頻率范圍。如圖6A所示，力保持恒定并且增加時間來確定振動器系統(tǒng)中激勵共振的掃描時間。在另一方法中，可以增加時間來確定其它操作特征或參數(shù)。例如，可以增加時間來確定跨多個頻率的最小持續(xù)時間，以便達到適當(dāng)?shù)恼駝悠餍阅?，例如泵流量。因此，力間隔232-238每個都具有連續(xù)增加的長度。于是，時間保持在可以激勵共振的時間之下。如圖6B所示，可以分析每個時間周期處的振動器性能來估計何時可接受該響應(yīng)。在圖6B中，可接受的響應(yīng)可被認(rèn)為發(fā)生在力239處。因此，瞬態(tài)頻率掃描方法通常通過在整個選定頻率范圍掃描并且在每個頻率處保持 變化的時間周期來估算驅(qū)動力。根據(jù)圖6B，可接受的時間進入到圖6C中所示的表240中，這里力與每個頻率優(yōu)選的時間相關(guān)。
[0043]圖7A-B示出了瞬態(tài)頻率掃描和頻率方法。該圖示出了驅(qū)動力(F)關(guān)于時間(T)的關(guān)系，以及表示出了選定頻率處的示意性力分布。如圖7A所示，力傾斜上升并且時間增加。可通過如下方法首先確定可能由于反作用質(zhì)量塊位移限制導(dǎo)致的力，瞬態(tài)力可以是傾斜的:
[0044]為了找到低頻處的最大理論基本峰值力:
【權(quán)利要求】
1.一種執(zhí)行地震掃描的方法,包括: 形成合力分布； 利用合力分布構(gòu)建目標(biāo)地震頻率掃描；以及 利用構(gòu)建的目標(biāo)頻率地震掃描操作地震源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成合力分布包括以下至少兩項: 利用一個或多個穩(wěn)態(tài)掃描獲得力分布； 利用一個或多個瞬態(tài)力掃描獲得力分布； 利用一個或多個瞬態(tài)頻率掃描獲得力分布；以及 利用一個或多個瞬態(tài)力和頻率掃描獲得力分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中利用穩(wěn)態(tài)掃描計算力分布包括: 通過在預(yù)定時間周期內(nèi)施加一個或多個所選力估算每個頻率處的驅(qū)動力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中選擇所述預(yù)定時間周期以使得驅(qū)動力至少超過瞬態(tài)響應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中利用瞬態(tài)力掃描計算力分布包括: 通過施加從標(biāo)稱力到估算的最大力的范圍內(nèi)的所選力在每個頻率處估算多于一個驅(qū)動力。`
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中利用瞬態(tài)頻率掃描計算力分布包括: 通過在整個選定頻率范圍掃描并且在每個頻率處保持變化的時間周期來估算驅(qū)動力。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中利用瞬態(tài)力和頻率掃描計算力分布包括: 通過在整個選定頻率范圍內(nèi)掃描來估算驅(qū)動力； 在每個頻率處保持變化的時間周期；以及 施加從標(biāo)稱力到估算的最大力的范圍內(nèi)的多于一個所選力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過利用加權(quán)平均方法來形成合力分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括輸入目標(biāo)地震掃描到配置為操作地震源的可編程控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過配置為操作地震源的可編程控制器構(gòu)建目標(biāo)地震掃描；并且所述方法進一步包括輸入合力分布到可編程控制器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中調(diào)整合力分布的選自以下內(nèi)容的至少一個參數(shù):(i)環(huán)境參數(shù)，(?)設(shè)備參數(shù)，以及(iii)信號傳輸媒介參數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括:在執(zhí)行地震掃描前從預(yù)先存在的數(shù)據(jù)庫中采集與地震源相關(guān)的信息；以及其中合力分布至少部分基于預(yù)先存在的數(shù)據(jù)庫。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中目標(biāo)頻率地震掃描包括下列至少之一: 包括單一頻率的頻率掃描； 頻率隨時間增加的頻率掃描； 頻率隨時間減小的頻率掃描； 包括單一頻率和增加的頻率的頻率掃描； 包括單一頻率和減小的頻率的頻率掃描；以及 包括單一頻率和增加的頻率與減小的頻率的頻率掃描。
14.一種具有嵌入其中的計算機程序的計算機可讀介質(zhì)，可被用于執(zhí)行計算機程序的處理器訪問，其中計算機程序包括: 形成合力分布的指令；以及 利用合力分布構(gòu)建目標(biāo)地震頻率掃描的指令。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的計算機可讀介質(zhì)，其中計算機程序進一步包括利用構(gòu)建的目標(biāo)頻率地震掃描操作地震源的指令`。
【文檔編號】G01V1/04GK103874935SQ201280045011
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月16日
【發(fā)明者】T·F·菲利普斯, 魏周宏 申請人:英洛瓦有限公司