СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ СБОРА СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЖАТОГО ЗОНДИРОВАНИЯ Российский патент 2022 года по МПК G01V1/00 G01V1/02 G01V1/09 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Раскрытые в настоящем документе варианты осуществления настоящего изобретения в основном относятся к способам и системам для проектирования сбора сейсмических данных для проведения исследования заданной области и, более конкретно, к оптимизации пути источника при использовании сжатого зондирования и с учетом эксплуатационных ограничений.

ОБСУЖДЕНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[0002] Сейсмические исследования на суше и в морской среде используют для получения изображений геофизических структур под земной поверхностью или под морским дном (недр). Эти изображения позволяют соответствующим специалистам оценить наличие и местоположение нефтегазоносных пластов. Получение изображений недр с высоким разрешением важно для эффективной разведки и эксплуатации нефтегазоносных пластов.

[0003] Во время сейсмического исследования для зондирования структуры недр в них обеспечивают сейсмические возбуждения. Эти сейсмические возбуждения могут быть созданы импульсным или вибрационным источником. Отражения и преломления этих сейсмических возбуждений обнаруживают с помощью сейсмических приемников после прохождения указанных возбуждений от источника через исследуемые недра, с выполнением регистрации сейсмических данных. Сейсмические данные представляют собой последовательность амплитуд сейсмической волны, зарегистрированных во время получения выборки. Время распространения волны, соответствующее большим амплитудам, указывает положение отражения и/или преломления на границах пласта (на которых внутри недр изменяется импеданс), что позволяет генерировать их структурное изображение.

[0004] В случае использования классических вариантов сбора сейсмических данных, в которых используют равномерные сетки, как показано на фиг. 1, возникают проблемы пространственного наложения спектров из-за недостаточной частоты пространственной выборки, в частности, в сейсмограммах приемников или сейсмограммах источников. Местоположения (точки на фиг. 1), в которых обеспечивают сейсмические возбуждения, выровнены вдоль линий (110, 112, 114, …) источников, которые перпендикулярны линиям приема (не показаны). Сбор данных этого типа позволяет сортировать данные в сейсмограммах с поперечной расстановкой и, например, устранять шум поверхностной волны. Однако проблемы с пространственным наложением спектров не позволяют, например, эффективно удалять сигналы обратного рассеяния. Съемка с тонким покрытием (т.е. с частой/тонкой/плотной пространственной выборкой источника) могла бы быть приемлемым решением этой проблемы, но такая конструкция является очень дорогостоящей.

[0005] Новая тенденция в сборе данных представляет собой использование сбора со сжатым зондированием, при котором местоположения, в которых в недрах обеспечивают сейсмические возбуждения, не соответствуют равномерному шаблону, а вместо этого имеют в некоторой степени случайный характер. В техническом отчете Д.Л. Донохо (D.L. Donoho) «Сжатое зондирование», опубликованном Стэнфордским университетом в 2004 году, обсуждаются теории случайной выборки и сжатого зондирования. Случайная выборка, а именно дискретная случайная неполная выборка на подсетке обеспечивает преимущество в отношении лучших свойств преобразования Фурье, в то время как свойства наложения спектров ограничены подсеткой.

[0006] В статье Г. Хенненфента (G. Hennenfent) с соавторами, озаглавленной «Просто уберите шум: воссоздание волнового поля с помощью флуктуационной неполной выборки» (Simply denoise: Wavefield reconstruction via jittered undersampling), опубликованной в Geophysics, том. 73, №3, с. V18-28, в 2008 году, обсуждается случайная выборка в заданных зонах (также известная как «флуктуационная выборка»). Этот подход обеспечивает равномерное распределение на локальном уровне и позволяет избежать проблем с пробелами в данных, размер которых превышает пространственно-временную протяженность элементов преобразования.

[0007] Практическая реализация теорий сжатого зондирования должна учитывать другие аспекты, такие как: минимизация пути источника при обеспечении случайности местоположений съемки и эксплуатационные ограничения, связанные, например, с маневренностью источника и особенностями местности при исследовании. Таким образом, существует потребность в разработке способов и систем для проектирования сбора сейсмических данных с использованием сжатого зондирования и учетом эксплуатационных ограничений.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] В различных вариантах осуществления разработан оптимизированный план сбора данных для сейсмического исследования в заданной области с использованием случайной пространственной выборки и соблюдением эксплуатационных ограничений.

[0009] Согласно одному варианту осуществления предложен способ проектирования сбора сейсмических данных в области исследования. Способ включает задание неперекрывающихся последовательных фрагментов вдоль пути исследования таким образом, чтобы покрыть область исследования. Кроме того, способ включает последовательное определение точек активации сейсмического источника в пределах указанных фрагментов, причем текущую точку активации на фрагменте выбирают, если она включена в набор точек активации в последовательных фрагментах вдоль пути исследования, при этом набор точек активации начинается с текущей точки активации и удовлетворяет заданным эксплуатационным ограничениям.

[0010] В соответствии с другим вариантом осуществления предложена система для сбора сейсмических данных, содержащая сейсмический источник, выполненный с возможностью генерации сейсмических возбуждений, которые распространяются внутри исследуемой подземной формации, и приемники, выполненные и размещенные с возможностью обнаружения отражения сейсмического возбуждения, возвращаемого от исследуемой подземной формации. Система для сбора сейсмических данных также содержит контроллер, выполненный с возможностью направления сейсмического источника к точкам активации. Контроллер определяет точки активации путем: задания неперекрывающихся последовательных фрагментов вдоль пути исследования таким образом, чтобы покрыть область исследования, и последовательного определения точек активации в пределах фрагментов вдоль пути исследования. В данном случае текущую точку активации на фрагменте выбирают, если она включена в набор точек активации в последовательных фрагментах вдоль пути исследования, при этом набор точек активации начинается с текущей точки активации и удовлетворяет заданным эксплуатационным ограничениям.

[0011] Согласно еще одному варианту осуществления предложено устройство для проектирования сейсмического исследования, содержащее интерфейс, выполненный с возможностью приема информации об области исследования и эксплуатационных ограничениях, и процессор, подключенный к интерфейсу и выполненный с возможностью задания неперекрывающихся последовательных фрагментов вдоль пути исследования таким образом, чтобы покрыть область исследования. Кроме того, процессор выполнен с возможностью последовательного определения точек активации сейсмического источника в пределах фрагментов, причем текущую точку активации на фрагменте выбирают, если она включена в набор точек активации в последовательных фрагментах вдоль пути исследования, при этом набор точек активации начинается с текущей точки активации и удовлетворяет заданным эксплуатационным ограничениям.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0012] Для более полного понимания концепции настоящего изобретения сделана ссылка на нижеследующие описания в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:

[0013] на фиг. 1 показана сетка местоположений активации источника для обычного плана сбора данных;

[0014] на фиг. 2 показаны смежные фрагменты, заданные согласно варианту осуществления;

[0015] на фиг. 3 показано влияние ограничения кривизны на смежных фрагментах согласно варианту осуществления;

[0016] на фиг. 4 показано влияние ограничения угла на смежных фрагментах согласно варианту осуществления;

[0017] на фиг. 5 показана запрещенная зона на фрагменте согласно варианту осуществления;

[0018] на фиг. 6 показана разрешенная область с учетом всех эксплуатационных ограничений;

[0019] на фиг. 7 представлена блок-схема способа согласно варианту осуществления;

[0020] на фиг. 8 представлен схематический поток данных согласно варианту осуществления;

[0021] на фиг. 9 представлена иллюстрация выбранных обычным способом местоположений съемки посередине фрагментов вдоль линии исследования;

[0022] на фиг. 10 представлена иллюстрация местоположений съемки в пределах фрагментов вдоль линии исследования согласно варианту осуществления;

[0023] на фиг. 11 показана двухмерная (2D) область исследования, внутри которой точки съемки выбраны случайным образом без учета каких-либо эксплуатационных ограничений, и даже без одной записи показаний на каких-либо фрагментах;

[0024] на фиг. 12 показана двухмерная область исследования, в пределах которой для каждого фрагмента случайным образом выбрана одна точка съемки, согласно варианту осуществления;

[0025] на фиг. 13 показана двухмерная область исследования, в пределах которой в каждом фрагменте случайным образом выбрана одна точка съемки с учетом всех эксплуатационных ограничений, согласно варианту осуществления;

[0026] на фиг. 14 показана спектральная характеристика в сейсмограмме общей точки приема для равномерно (на сетке) выбранных точек;

[0027] на фиг. 15 показана спектральная характеристика в сейсмограмме общей точки приема для случайным образом выбранных точек съемки по фиг. 11;

[0028] на фиг. 16 показана спектральная характеристика в сейсмограмме общей точки приема для случайным образом выбранных точек съемки по фиг. 12;

[0029] на фиг. 17 показана спектральная характеристика в сейсмограмме общей точки приема для точек съемки по фиг. 13;

[0030] на фиг. 18 представлена иллюстрация местоположений съемки на подсетках в пределах фрагментов вдоль линии исследования согласно варианту осуществления;

[0031] на фиг. 19 показана двухмерная область исследования, в которой точки съемки выбраны случайным образом из точек подсетки без учета каких-либо эксплуатационных ограничений, согласно варианту осуществления;

[0032] на фиг. 20 показана такая же двухмерная область исследования, в которой точки съемки выбраны случайным образом из точек подсетки с одной точкой съемки на каждом фрагменте, согласно другому варианту осуществления;

[0033] на фиг. 21 показана такая же двухмерная область исследования, в которой точки съемки выбраны случайным образом из точек подсетки с одной точкой съемки на фрагмент и с учетом всех эксплуатационных ограничений, согласно другому варианту осуществления;

[0034] на фиг. 22 показана спектральная характеристика в сейсмограмме общей точки приема для случайным образом выбранных точек съемки по фиг. 19;

[0035] на фиг. 23 показана спектральная характеристика в сейсмограмме общей точки приема для случайным образом выбранных точек съемки с одной точкой съемки на каждом фрагменте, как показано на фиг. 20;

[0036] на фиг. 24 показана спектральная характеристика в сейсмограмме общей точки приема для случайным образом выбранных точек съемки с одной точкой съемки на фрагмент и с учетом всех эксплуатационных ограничений, как показано на фиг. 21;

[0037] на фиг. 25 представлено схематическое изображение системы для сбора сейсмических данных согласно одному варианту осуществления; и

[0038] на фиг. 26 представлена блок-схема устройства для проектирования сейсмического исследования согласно другому варианту осуществления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0039] Нижеследующее описание примеров осуществления включает ссылки на прилагаемые чертежи. Одинаковые ссылочные позиции на разных чертежах обозначают одинаковые или аналогичные элементы. Нижеследующее подробное описание не ограничивает настоящее изобретение. Вместо этого объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения. Нижеследующие варианты осуществления обсуждаются для упрощения в отношении терминологии и конструкции наземной сейсмической системы с источником-вибратором. Однако варианты осуществления, которые будут обсуждаться далее, не ограничиваются наземной сейсмической системой, а могут быть применены в системе, в которой используют источники, отличные от вибрационных источников.

[0040] Ссылка во всем описании на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления раскрытого объекта изобретения. Таким образом, выражения «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах описания не обязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в одном или более вариантах осуществления.

[0041] Способы и система проектирования, описанные в этом разделе, позволяют сгенерировать случайную структуру пространственной выборки для эффективного сбора сейсмических данных в соответствии с эксплуатационными ограничениями. Концепция настоящего изобретения сочетает в себе неслучайный аспект и случайный аспект. Неслучайный аспект связан с определением неперекрывающихся последовательных фрагментов, которые покрывают область исследования. Фрагменты представляют собой области, которые могут иметь правильную форму (например, прямоугольную или даже квадратную, шестиугольную и т.д.) и могут быть сгруппированы в линии исследования, вдоль которых перемещается источник.

[0042] Случайный аспект относится к привязке одной случайной точки активации к каждому фрагменту. Как уже упоминалось, согласно этому описанию применяют источники-вибраторы, перемещаемые по суше на грузовых автомобилях. Вибраторы приводят в действие для создания сейсмического возбуждения, передаваемого в землю. Однако могут быть использованы и импульсные источники и для источников этого типа чаще используют термин местоположение «съемки». В этом документе термин «активация» используется как для местоположений съемки, так и для местоположений активации. Кроме того, следует отметить, что термины «точка (-и)» и «местоположение (-я)» используются взаимозаменяемо.

[0043] Задание фрагментов и выбор случайных точек внутри каждого фрагмента не обеспечивают эффективный, выполнимый путь для вибратора. С одной стороны, переход от одной точки активации на фрагменте к следующей точке активации в следующем фрагменте может оказаться невозможным вследствие того, что грузовой автомобиль может иметь путь с ограниченной кривизной. С другой стороны, наклон, превышающий определенный предел на пути между точками активации, может привести к перевороту грузового автомобиля. Еще один аспект, который может быть рассмотрен, представляет собой минимизацию/оптимизацию длины пути грузового автомобиля и, косвенным образом, времени проведения исследования. Одним из способов реализации оптимизации длины пути является ограничение величины острого угла между последовательными сегментами пути, заданными точками активации на смежных фрагментах.

[0044] На фиг. 2 показаны два смежных фрагмента I и I+1, причем точка A выбрана на фрагменте I. На фиг. 3 показано ограничение кривизны на фрагменте I+1, причем область B является разрешенной областью, а область C - запрещенной областью. На фиг. 4 показано ограничение величины острого угла между последовательными сегментами пути, причем область D является разрешенной областью, а область E - запрещенной областью. На фиг. 5 показана запрещенная область G на фрагменте I+1, а остальная область F является разрешенной. Запрещенная область может быть выявлена на основании топологической информации как препятствие (например, дерево) или определена как имеющая наклон, больший допустимого. И наконец, на фиг. 6 показана возможная область M для точки активации на фрагменте I+1 с учетом всех указанных эксплуатационных ограничений.

[0045] Эксплуатационные ограничения могут относиться к набору фрагментов, а не только к двум последовательным фрагментам. Точки съемки в наборе фрагментов образуют сценарий, который может быть подтвержден следующим образом. Каждое ограничение связано с весовым коэффициентом. Если произведение весовых коэффициентов, связанных со встречающимися ограничениями, превышает заданное пороговое значение, сценарий подтверждается.

[0046] На фиг. 7 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ 700 проектирования сбора сейсмических данных согласно одному варианту осуществления. Способ 700 включает задание неперекрывающихся последовательных фрагментов вдоль пути исследования таким образом, чтобы покрыть область исследования, на этапе 710 (т.е. неслучайный аспект, как описано выше). Кроме того, на этапе 720 способ включает последовательное определение точек активации сейсмического источника в пределах фрагментов вдоль пути исследования (т.е. случайный аспект). В данном случае текущую точку активации на фрагменте выбирают, если она включена в набор точек активации в последовательных фрагментах вдоль пути исследования, причем набор точек активации начинается с текущей точки активации и удовлетворяет заданным эксплуатационным ограничениям. Другими словами, точки активации случайны в пределах области, разрешенной с учетом эксплуатационных ограничений.

[0047] Схема потока данных на фиг. 8 обеспечивает более подробное объяснение. После задания фрагментов на этапе 810 на этапе 820 определяют наборы последовательных фрагментов, причем каждый набор включает два или более (т.е. N) фрагментов, которые могут находиться вдоль линии исследования. Затем выполняют цикл 830 для всех наборов фрагментов с целью выбора точек активации. Цикл 830 включает ввод набора фрагментов на этапе 832, случайный выбор текущей точки в разрешенной области (например, M на фиг. 6) первого фрагмента в наборе на этапе 834.

[0048] Затем выполняют другой цикл 836 (указанный условием «пока» (while)) до тех пор, пока на этапе 840 все точки в текущем наборе не будут иметь точку активации (случайно размещенную на этапе 842), для соответствия всем заданным эксплуатационным ограничениям (проверяемого на этапе 846). Если первая точка активации удовлетворяет ограничениям, она одобряется и включается в план исследования (устанавливается как текущая точка) на этапе 850, после чего рассматривается еще один набор вдоль той же линии исследования в направлении перемещения источника. Цикл 830 заканчивается, когда во всех фрагментах всех наборов выбраны точки активации, на этапе 860. Такое групповое моделирование и выбор точек активации позволяет избежать тупикового выбора (т.е. выбора на фрагменте точки активации, который не позволяет определить возможные точки активации на следующих фрагментах вдоль линии исследования).

[0049] Термин «заданные эксплуатационные ограничения» в настоящем документе относится к одному или более конкретным ограничениям. Некоторые эксплуатационные ограничения могут относиться к конструктивным ограничениям исследовательского оборудования, таким как минимальная кривизна или максимальный наклон, которым может быть подвержен сейсмический источник. Другие эксплуатационные ограничения могут быть связаны с физическими реалиями в области исследования, например, с наличием дерева или водоема. Некоторые из этих ограничений могут быть получены на основании топографической информации. Однако возможно, что на основании информации, полученной путем визуального осмотра во время исследования, план будет изменен и в него будут внесены новые дополнительные ограничения. И последнее, но не менее важное дополнение: некоторые ограничения могут возникать из-за желания оптимизировать путь исследования, например, не расширять рамки исследования. Такое ограничение может представлять собой ограничение острого угла между последовательными сегментами, образованными точками активации на смежных фрагментах. Априори не следует предполагать какие-либо ограничения, связанные с количеством и типом заданных эксплуатационных ограничений.

[0050] В одном варианте осуществления заданные эксплуатационные ограничения включают ограничения, связанные с перемещением сейсмического источника от одной точки активации к следующей точке активации. Такие ограничения, связанные с перемещением сейсмического источника, могут представлять собой минимальную кривизну пути источника между смежными точками активации или (альтернативно или дополнительно) максимальный острый угол между последовательными сегментами, заданными точками активации на смежных фрагментах.

[0051] В одном варианте осуществления способ также может включать привязку топографической информации к фрагментам. Затем топографическая информация может быть использована для оценки одного из заданных эксплуатационных ограничений. Например, топографическая информация может быть использована для оценки наклона таким образом, чтобы грузовой автомобиль/сейсмический источник не превышал максимальную степень наклона при перемещении от одной точки активации к следующей точке активации. В другом примере топографическая информация может быть использована для выявления запрещенных областей в пределах фрагментов.

[0052] Фрагменты могут иметь прямоугольную, квадратную, шестиугольную или другую форму. В одном варианте осуществления на одном или более фрагментах определяют заданные местоположения для точек активации. Эти заданные местоположения могут образовывать подсетки.

[0053] Фиг. 9-17 относятся к первому конкретному исследованию, в котором фрагменты представляют собой квадраты со стороной 25 м, минимальная кривизна вибратора составляет 5 м, а максимальный острый угол между последовательными сегментами пути составляет 30°. На фиг. 9 показаны фрагменты вдоль линии исследования, причем точки съемки выбраны через одинаковые промежутки в середине каждого фрагмента с применением обычных способов. Длина сегмента между последовательными точками съемки составляет 25 м.

[0054] На фиг. 10 показаны те же самые фрагменты, но в данном случае точки съемки выбраны случайным образом с учетом эксплуатационных ограничений согласно варианту осуществления. Средняя длина между последовательными точками съемки составляет 25,5 м (на 2% больше стандартной длины).

[0055] На фиг. 11 показана двухмерная область исследования, соответствующая фиг. 1, где точки съемки выбраны случайным образом без учета эксплуатационных ограничений, абсолютно случайным образом, даже без одной записи показаний на каких-либо из фрагментов. Следует отметить, что в данном случае термин «двухмерный» относится к фигуре, а не к сбору данных, который может быть двухмерным или трехмерным.

[0056] На фиг. 12 показана та же самая двухмерная область исследования, в каждом фрагменте которой случайным образом выбрана одна запись показаний, что привело к увеличению средней длины между последовательными точками съемки на 8%. И наконец, на фиг. 13 показана все та же двухмерная область исследования, в которой точки съемки были выбраны случайным образом, по одной записи показаний на каждом фрагменте с учетом эксплуатационных ограничений (т.е. включая ограничение в отношении острого угла), что привело к дополнительному увеличению лишь на 2% средней длины между последовательными точками съемки.

[0057] Для дополнительной иллюстрации влияния способов проектирования на фиг. 14-17 показана пространственно-спектральная характеристика для сейсмограммы общей точки приема (т.е. двухмерное преобразование Фурье в подсетке 1 м x 1 м). Фиг. 14 соответствует равномерной сетке по фиг. 1, фиг. 15 - случайным точкам съемки по фиг. 11, фиг. 16 - случайным образом выбранным точкам съемки с одной точкой на каждом фрагменте по фиг. 12, а фиг. 17 соответствует фиг. 13, на которой представлена такая же двухмерная область исследования, в которой точки съемки были выбраны случайным образом, по одной записи показаний на каждом фрагменте с учетом всех эксплуатационных ограничений.

[0058] Фокус наложения спектров виден на фиг. 14. На фиг. 15 не виден фокус наложения спектров, поскольку он заполнен белым шумом. Аналогичным образом, на фиг. 16 уже не показан фокус наложения спектров, а белый шум присутствует везде, кроме области вокруг зоны сигнала (области между горизонтальными и вертикальными парами линий, соответствующими малому волновому числу). Кроме того, на фиг. 17 показан фокус незначительного наложения спектров (из-за ограничений направления) и белый шум, присутствующий везде, кроме области вокруг зоны сигнала.

[0059] Фиг. 18-24 относятся ко второму конкретному исследованию. Фрагменты и эксплуатационные ограничения являются такими же, как и в первом случае, но в этом случае, как показано на фиг. 18, точки съемки внутри каждого фрагмента находятся в одном из четырех заданных углов подсетки.

[0060] На фиг. 19 показана двухмерная область исследования, в которой точки съемки выбраны случайным образом из точек подсетки без учета каких-либо других эксплуатационных ограничений. На фиг. 20 показана такая же двухмерная область исследования, в которой одна из точек подсетки выбрана на каждом фрагменте, что привело к увеличению средней длины между последовательными точками съемки на 6,6%. И наконец, на фиг. 21 показана такая же двухмерная съемка, в которой точки съемки были выбраны случайным образом среди точек подсетки, по одной точке на каждом фрагменте, и были учтены все эксплуатационные ограничения, что привело к увеличению на 2,6% средней длины между последовательными точками съемки (по сравнению с равномерным шаблоном с выполнением съемки посередине фрагментов).

[0061] Как и фиг. 15-17 фиг. 22-24 иллюстрируют пространственно-спектральную характеристику для сейсмограммы общей точки приема (т.е. двухмерное преобразование Фурье в подсетке 1 м x 1 м). Фиг. 22 соответствует случайным образом выбранным точкам съемки в подсетке по фиг. 19, фиг. 23 - точкам съемки в подсетке по фиг. 20, а фиг. 24 соответствует точкам съемки в подсетке по фиг. 21 (т.е. одной и той же двухмерной области исследования, в которой точки съемки подсетки были выбраны случайным образом, по одной точке на каждом фрагменте, с учетом всех эксплуатационных ограничений).

[0062] В отличие от фиг. 16 и 17, на фиг. 23 и 24 становится видимой некоторая локализация шума, но вокруг зоны сигнала (области между горизонтальными и вертикальными парами линий, соответствующими малому волновому числу) шум ослабляется.

[0063] Настоящие варианты осуществления обеспечивают преимущества с точки зрения качества данных при небольших дополнительных затратах. Качество данных повышается за счет обработки сигналов с использованием сжатого зондирования. По сравнению с классическим сбором данных с равномерной сеткой сбор данных, осуществляемый с использованием представленных вариантов осуществления, не предполагает значительные затраты (например, время проведения исследования увеличивается на 2-3% из-за более длинного пути).

[0064] На фиг. 25 представлено схематическое изображение наземной системы 2500 для сбора сейсмических данных согласно одному варианту осуществления. Система 2500 содержит сейсмические источники, перевозимые грузовыми автомобилями 2510-2550 по, соответственно, линиям 2515-2555 исследования. Хотя, как правило, можно использовать один сейсмический источник, использование нескольких грузовых автомобилей (при их наличии) сокращает время исследования. Система 2500 также содержит приемники, размещенные вдоль линий 2560-2568 приема. Приемники выполнены и размещены с возможностью обнаружения отражения сейсмического возбуждения, генерируемого сейсмическим источником(-ами) и возвращаемого от исследуемого подземного пласта.

[0065] Система 2500 также содержит контроллер 2570, выполненный с возможностью направления сейсмического источника(-ов) к точкам активации вдоль линий исследования. Контроллер 2570 является компонентом планирования точек активации (может находиться на месте или удаленно, работать в режиме реального времени и/или выполнять предполевое планирование), который определяет точки активации, выполняя описанные выше способы согласно различным вариантам осуществления.

[0066] На фиг. 26 представлена блок-схема устройства 2600 обработки, пригодного для выполнения действий, описанных в примерах осуществления (например, контроллера 2570). Устройство 2600 обработки содержит сервер 2601 с центральным процессором (ЦП) 2602, подключенным к оперативному запоминающему устройству (ОЗУ) 2604 и/или к постоянному запоминающему устройству (ПЗУ) 2606. ПЗУ 2606 также может представлять собой носитель данных для хранения программ другого типа, например, программируемое ПЗУ (ППЗУ), стираемое ППЗУ (erasable PROM, EPROM) и т.д. Процессор 2602 может обмениваться данными с другими внутренними и внешними компонентами посредством схемы 2608 ввода/вывода (input/output, I/O) и шины 2610 для обеспечения сигналов управления и т.п. Например, процессор 2602 может обмениваться данными с различными элементами каждого элемента источника. Процессор 2602 выполняет множество функций, известных в данной области техники, предписанных командами программного обеспечения и/или аппаратно реализованного программного обеспечения.

[0067] Сервер 2601 также может содержать одно или более устройств для хранения данных, включая дисковые накопители 2612, устройства 2614 для чтения компакт-дисков и другое оборудование, пригодное для считывания и/или сохранения информации, такое как DVD-диск, и т.д. В одном варианте осуществления программное обеспечение для выполнения вышеупомянутых этапов можно сохранить и распространять на компакт-диске 2616, съемном носителе 2618 информации или носителе другого вида, пригодном для хранения информации. Носители данных могут быть вставлены в такие устройства, как устройство 2614 для чтения компакт-дисков, дисковый накопитель 2612 и т.д., и считывать с их помощью. Сервер 2601 может быть соединен с дисплеем 2620, который может представлять собой известный дисплей или экран для презентаций любого типа, например жидкокристаллический дисплей, плазменный дисплей, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) и т.д. Обеспечивают интерфейс 2622 пользовательского ввода, включающий один или более устройств пользовательского интерфейса, таких как координатно-указательное устройство типа «мышь», клавиатура, микрофон, сенсорная панель, сенсорный экран, система распознавания голоса и т.д.

[0068] Сервер 2601 может быть связан с другими вычислительными устройствами, такими как оборудование судна, посредством сети. Сервер может представлять собой часть более крупной сетевой конфигурации, такой как глобальная сеть (global area network, GAN), например, Интернет 2628, которая обеспечивает возможность подключения к различным стационарным и/или мобильным устройствам клиента/исследователя.

[0069] Кроме того, как будет очевидно для специалиста в данной области техники, варианты осуществления могут быть воплощены в устройстве беспроводной связи, телекоммуникационной сети, в виде способа или в компьютерном программном продукте. Соответственно, варианты осуществления могут иметь полностью аппаратную форму или представлять собой варианты осуществления, в которых объединены аппаратные и программные аспекты. Кроме того, варианты осуществления могут иметь форму компьютерного программного продукта, хранящегося на машиночитаемом носителе данных, причем машиночитаемые команды содержатся на носителе. Может быть использован любой пригодный машиночитаемый носитель, включая жесткие диски, компакт-диски, универсальные цифровые диски (DVD), оптические запоминающие устройства или магнитные запоминающие устройства, такие как гибкий диск или магнитная лента. Другие неограничивающие примеры машиночитаемых носителей включают запоминающие устройства флэш-типа или запоминающие устройства других известных типов.

[0070] В этом письменном описании использованы примеры раскрытого объекта изобретения, чтобы любой специалист в данной области техники имел возможность реализовать его на практике, включая создание и использование любых устройств или систем, а также выполнение любых включенных способов. Для большей ясности фигуры, использованные для описания настоящего изобретения, упрощены, чтобы проиллюстрировать основные признаки. Например, фигуры выполнены не в масштабе, а некоторые элементы могут быть непропорциональными по размеру и/или местоположению. Патентоспособный объем объекта изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые могут быть предложены специалистами в данной области техники. Предполагается, что такие другие примеры находятся в пределах объема формулы изобретения. Для специалиста в данной области техники будет очевидно, что признаки из любых вариантов осуществления могут быть объединены с созданием нового варианта осуществления.

[0071] В раскрытых вариантах осуществления представлены способы оптимизации сбора сейсмических данных с использованием сжатого зондирования. Следует понимать, что приведенное описание не предназначено для ограничения настоящего изобретения. Напротив, варианты осуществления предназначены для охвата альтернатив, изменений и эквивалентов, которые соответствуют сущности и входят в объем настоящего изобретения, определяемые прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, в подробном описании вариантов осуществления многочисленные конкретные детали изложены для обеспечения полного понимания заявленного изобретения. Однако для специалиста в данной области техники будет очевидно, что различные варианты осуществления могут быть реализованы на практике без таких конкретных деталей.

[0072] Хотя признаки и элементы настоящих вариантов осуществления описаны в вариантах осуществления в конкретных комбинациях, каждый признак или элемент может быть использован отдельно без других признаков и элементов вариантов осуществления или в различных комбинациях с другими признаками и элементами, раскрытыми в данном документе, или без них.

[0073] В этом письменном описании использованы примеры раскрытого объекта изобретения, чтобы любой специалист в данной области техники имел возможность реализовать его на практике, включая создание и использование любых устройств или систем, а также выполнение любых включенных способов. Патентоспособный объем объекта изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые могут быть предложены специалистами в данной области техники. Предполагается, что такие другие примеры находятся в пределах объема формулы изобретения.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для сбора сейсмических данных при проведении исследований заданной области. Предложены способы и системы для сбора сейсмических данных в области исследования с использованием сжатого зондирования и учетом эксплуатационных ограничений. Эксплуатационные ограничения могут быть связаны с оборудованием, используемым для исследования, топографией исследуемой области или ограничениями, которые позволяют иным образом оптимизировать путь исследования. В частности, эксплуатационные ограничения обусловлены ограничениями, связанными с перемещением сейсмического источника от одной точки активации к следующей точке активации, и физическими реалиями в каждом фрагменте. Технический результат - в разработке способов и систем для проектирования сбора сейсмических данных с использованием сжатого зондирования и учетом эксплуатационных ограничений. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 26 ил.

1. Способ (700) выполнения сбора сейсмических данных в области исследования, включающий:

задание (710) неперекрывающихся последовательных фрагментов вдоль пути исследования таким образом, чтобы покрыть область исследования;

последовательное определение (720) точек активации в пределах неперекрывающихся последовательных фрагментов, соответственно, причем текущую точку активации на фрагменте выбирают, если имеется набор точек активации в заданном количестве неперекрывающихся последовательных фрагментов вдоль пути исследования, причем набор точек активации начинается с текущей точки активации и удовлетворяет заданным эксплуатационным ограничениям, причем заданные эксплуатационные ограничения обусловлены ограничениями, связанными с перемещением сейсмического источника от одной точки активации к следующей точке активации, и физическими реалиями в каждом фрагменте, и

сбор сейсмических данных путем создания сейсмических возбуждений в определенных точках активации.

2. Способ по п. 1, согласно которому ограничения, связанные с перемещением, включают минимальную кривизну пути источника между смежными точками активации.

3. Способ по п. 1, согласно которому ограничения, связанные с перемещением, включают максимальный острый угол между последовательными сегментами, заданными точками активации на смежных фрагментах.

4. Способ по п. 1, дополнительно включающий:

привязку топографической информации к фрагментам, причем топографическую информацию используют для оценки по меньшей мере одного из заданных эксплуатационных ограничений.

5. Способ по п. 4, согласно которому заданные эксплуатационные ограничения включают максимальный наклон перемещения сейсмического источника от одной точки активации к следующей точке активации, причем текущий наклон оценивают на основании топографической информации.

6. Способ по п. 4, согласно которому заданные эксплуатационные ограничения включают обход одной или более запрещенных зон в пределах по меньшей мере одного из фрагментов, причем запрещенные зоны выявляют с использованием топографической информации.

7. Способ по п. 1, согласно которому фрагменты имеют прямоугольную форму.

8. Способ по п. 1, согласно которому точку активации на фрагменте выбирают из заданных местоположений в пределах фрагмента.

9. Способ по п. 8, согласно которому заданные местоположения образуют подсетку.

10. Система для сбора сейсмических данных, содержащая:

сейсмический источник, выполненный с возможностью генерации сейсмических возбуждений, которые распространяются внутри исследуемой подземной формации;

приемники, выполненные и размещенные с возможностью обнаружения отражения сейсмического возбуждения, возвращаемого от исследуемой подземной формации; и

контроллер, выполненный с возможностью направления сейсмического источника к точкам активации, определяемым контроллером путем:

задания неперекрывающихся последовательных фрагментов вдоль пути исследования таким образом, чтобы покрыть область исследования; и

последовательного определения точек активации в пределах неперекрывающихся последовательных фрагментов вдоль пути исследования, соответственно, причем текущая точка активации на фрагменте выбрана, если имеется набор точек активации в заданном количестве неперекрывающихся последовательных фрагментов вдоль пути исследования, при этом набор точек активации начинается с текущей точки активации и удовлетворяет заданным эксплуатационным ограничениям, причем заданные эксплуатационные ограничения обусловлены ограничениями, связанными с перемещением сейсмического источника от одной точки активации к следующей точке активации, и физическими реалиями в каждом фрагменте.

11. Система для сбора сейсмических данных по п. 10, в которой ограничения включают минимальную кривизну пути источника между смежными точками активации.

12. Система для сбора сейсмических данных по п. 10, в которой ограничения включают максимальный острый угол между последовательными сегментами, заданными точками активации на последовательных фрагментах.

13. Система для сбора сейсмических данных по п. 10, в которой контроллер выполнен с возможностью привязки топографической информации к фрагментам, причем топографическая информация использована для оценки по меньшей мере одного из заданных эксплуатационных ограничений.

14. Система для сбора сейсмических данных по п. 13, в которой заданные эксплуатационные ограничения включают текущий наклон, который меньше максимального наклона перемещения сейсмического источника от одной точки активации к следующей точке активации, причем текущий наклон оценен на основании топографической информации.

15. Система для сбора сейсмических данных по п. 13, в которой заданные эксплуатационные ограничения включают обход одной или более запрещенных зон в пределах по меньшей мере одного из фрагментов, причем запрещенные зоны выявлены с использованием топографической информации.

16. Система для сбора сейсмических данных по п. 10, в которой точка активации на фрагменте выбрана из заданных местоположений в пределах фрагмента.

17. Устройство для проектирования сейсмического исследования, содержащее:

интерфейс, выполненный с возможностью приема информации об области исследования и эксплуатационных ограничениях и вывода команд для размещения сейсмического источника в точках активации; и

процессор, подключенный к интерфейсу и выполненный с возможностью:

задания неперекрывающихся последовательных фрагментов вдоль пути исследования таким образом, чтобы покрыть область исследования; и

последовательного определения точек активации сейсмического источника в пределах фрагментов, соответственно, причем текущая точка активации на фрагменте определена как одна из точек активации, если имеется набор точек активации в заданном количестве неперекрывающихся последовательных фрагментов вдоль пути исследования, при этом набор точек активации начинается с текущей точки активации и удовлетворяет заданным эксплуатационным ограничениям, причем заданные эксплуатационные ограничения обусловлены ограничениями, связанными с перемещением сейсмического источника от одной точки активации к следующей точке активации, и физическими реалиями в каждом фрагменте.