NO337165B1 - Overvåking av seismiske kilder ved hjelp av modellerte kildesignaturer med kalibreringsfunksjoner - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Teknisk område

Oppfinnelsen angår generelt det område som befatter seg med geofysiske undersøkelser. Mer spesielt angår oppfinnelsen innsamling av seismiske data. Spesielt er oppfinnelsen en fremgangsmåte for seismisk kildeovervåkning ved bruk av modellerte kildesignaturer med kalibreringsfunksjoner.

2. Beskrivelse av beslektet teknikk

Marine seismiske undersøkelser anvender typisk en neddykket seismisk kilde slepet av et skip og periodisk aktivert for å generere et akustisk bølgefelt (et "skudd"). Bølgefeltet kan genereres ved hjelp av en liten eksplosiv ladning, en elektrisk gnist eller bue, en vibrator eller typisk en kanon. Kanonen kan være en vannkanon, en dampkanon, eller mest vanlig en luftkanon. Hver luftkanon inneholder et volum med luft som vanligvis komprimeres til omkring 2000 psi (pund per kvadrattomme) eller mer. En luftkanon frigjør brått sin komprimerte luft for å skape en boble, noe som fører til en ekspanderende lydbølge i vannet. Den resulterende bølgefronten forplanter seg nedover inn i jorden under vannet, reflekteres fra undergrunnslag og returnerer oppover mot vannoverflaten. Seismiske mottakere som typisk er slepekabler med hydrofoner som også er neddykket og slepes av det samme eller et annet skip, detekterer de reflekterte bølgefrontene, omformer de detekterte bølgefrontene til elektriske signaler, og overfører disse signalene til et skip for lagring og behandling.

Når en seismisk kilde blir utløst, produserer den en kompleks utgangstrykkpuls i vannet. I en idealisert situasjon hvor den seismiske kilden er en punktkilde, slik som en enkelt luftkanon og det ikke er noen havoverflate, er den utsendte bølgefronten uavhengig av retning og avstand, bortsett fra for sfærisk spredning. Omformet til et elektrisk signal vil utgangspulsen fra en luftkanon bestå av et kort bølgetog hvis omhylling viser en innledende kort, hurtig, positiv stigning i amplitude fulgt av flere hurtig hendøende oscillasjoner. Det registrerte bølgetoget blir kalt den seismiske kildens signatur.

I praksis finnes det en havoverflate og den er vanligvis bare noen meter borte fra den seismiske kilden. Den akustiske bølgen som genereres av den seismiske kilden utstråles ved sfærisk spredning i alle retninger slik at det er en nedadgående komponent så vel som en oppadgående komponent. Vann/luft-grenseflaten ved havoverflaten har en refleksjonskoeffisient som vanligvis er nær en verdi lik -1. Den oppadgående komponenten til den akustiske bølgen blir reflektert av vannoverflaten og blir reversert i polaritet for å bli en annen komponent. Denne ytterligere nedadgående komponenten blir vanligvis kalt et "spøkelse". Spøkelset interfereres med direktebølgen og kompliserer kildesignaturen.

En seismisk kilde består vanligvis av ikke av et enkelt element, men av en rommessig fordelt gruppe av elementer som genererer direkte ankomster pluss spøkelseskomponentene. Dette er spesielt tilfelle med luftkanoner som for tiden er den vanligste formen for marin seismisk kilde. De rommessige dimensjonene til en gruppe med kildeelementer kan være kompatibel med bølgelengdene til de akustiske bølgene i det nyttige, seismiske frekvenspassbåndet. Det er derfor ingen enkelt kildesignatur for en gruppe. Kildesignaturen til en gruppe i nærfeltet blir i stedet en kontinuerlig funksjon av både retning og avstand. Ved avstander som er store sammenlignet med gruppedimensjonene, blir avhengigheten av avstand i en spesiell retning neglisjerbar. Dette området blir kalt fjernfeltet. Det er fjernfeltsignaturen som er nyttig i forbindelse med seismisk databehandling. For grupper med luftkanoner som typisk strekker seg over rommessige dimensjoner på omkring 20 x 20 meter, er avstanden til fjernfeltet i størrelsesorden 250 meter.

Selv om moderne luftkanoner tilveiebringer stabile bølgefelt i en laboratoriesituasjon, er bølgefeltene som frembringes av grupper med luftkanoner utplassert i sjøen, ikke så stabile. I et marint miljø varierer bølgefeltene fra luftkanongruppene fra skudd til skudd på grunn av fysiske faktorer slik som kildebortfall; tilstander på havoverflaten som påvirker spøkelset; og variasjoner i gruppegeometrien, luftkanondybde, trykk, luftkanontidsstyring, vannhastighet eller havtemperatur. Hvis disse kildevariasjonene kan overvåkes nøyaktig, kan kildevariasjonsdataene brukes til i betydelig grad å forbedre kvaliteten av de resulterende seismiske dataene. Korrigering for kildevariasjoner kan være spesielt viktig i situasjoner slik som firedimensjonal eller tidsforløp-seismikk, slik som reservoarovervåkning. I disse situasjonene kan meget små differanser i seismiske datasett ellers overdøves av kildevariasjonene.

Variasjoner fra skudd til skudd i marine, seismiske kilder blir ikke ofte overvåket, hovedsakelig fordi det er vanskelig å gjøre det. Fremgangsmåter for seismisk kildeovervåkning er imidlertid fortiden i bruk. En første fremgangsmåte, fjernfeltmetoden, anvender typisk måling av den signaturen som forplanter seg vertikalt med en fjernfelt-hydrofon. Fjernfeltmetoden er imidlertid upålitelig fordi posisjonen til sensoren driver, bare et enkelt punkt i bølgefeltet blir målt og det er vanskelig å posisjonere sensoren (hydrofonen) i den nødvendige avstand fra kilden. Fjernfeltmetoden krever ofte flytting av de seismiske undersøkelsesfartøyene og utstyret til dypere vann for å foreta fjernfeltmålingene. Fjernfeltmetoden er derfor vanskelig og kostbar å gjennomføre.

En annen fremgangsmåte for seismisk kildeovervåkning, nærfeltmetoden, anvender måling av nærfeltsignaturer som kan analyseres for å beregne hele bølgefeltet til gruppen. Et hovedeksempel på denne andre fremgangsmåten er kjent for fagkyndige på området som notasjonskildemetoden. En notasjons kildesignatur er en normalisert, idealisert kildesignatur som vil bli målt av en hydrofon ved en meters avstand fra en luftkanon hvis det er en overflaterefleksjon og ingen relativ bevegelse mellom luftkanonboblen og hydrofonen. Se for eksempel følgende to publikasjoner. Den første publikasjonen er Ziolkowski, A., Parkes, G., Hatton, L. , og Haugland, T., "The signature of an airgun array: Computation from near-field measurements including interactions", Geophysics, Vol. 47, Nr. 10 (oktober 1982), pp 1413-1421. Den andre publikasjonen er Parks, G. Ziolkowski, A., Hatton, L., og Haugland, T., "The signature of an airgun array: Computation from near-field measurements including interactions - Practical considerations" Geophysics, Vol. 48, Nr. 2 (februar 1984), pp. 105-111.

Den første publikasjonen, Ziolkowski m.fl., (1982), beskriver en teori for vekselvirkninger mellom bobler som frembringes av luftkanoner i en gruppe. Hvis det antas at boblene er små sammenlignet med de bølgelengdene som er av seismisk interesse, er gruppen med vekselvirkende oscillerende bobler ekvivalent med en "notasjonsgruppe" av ikke-vekselvirkende oscillerende bobler. Hvis det er n luftkanoner i gruppen, så kan n uavhengige målinger av nærfelt-trykkfeltet til hele gruppen brukes til å bestemme de n notasjonskildesignaturene. Signaturene til gruppen ved ethvert punkt i vannet kan så beregnes ved hjelp av lineær overlagring av disse n notasjonskildesignaturene. En sfærisk korreksjon blir også anvendt, hvor notasjonskildesignaturene blir skalert og tidsforsinket i forhold til hverandre i henhold til avstand og retning. Antallet nærfeltmålinger må imidlertid ikke være mindre enn antallet n luftkanoner i gruppen.

Den andre publikasjonen, Parks m.fl., (1984), forfiner løsningen til Ziolkowski m.fl. (1982) for signaturen til en vekselvirkende gruppe med luftkanoner. En iterativ teknikk blir anvendt for å beregne notasjonskildesignaturer fra nærfeltmålingene ved å bruke hydrofoner plassert nær (en meter) hver luftkanon. Amplitudevariasjonseffektene til den fremadgående bevegelsen av hydrofonene og den oppadgående av luftkanonboblene i forhold til hverandre blir håndtert i en lineær hastighetsmodell. Kontinuerlig registrering av nærfeltsignaturene er imidlertid nødvendig for å omberegne bølgefeltet hvis utstrålingen fra luftkanongruppen endres eller blir ustabil.

Notasjonskildemetoden er nærmere diskutert i US-patentene 4,476,550, 4,476,553 og 4,868,794. Det første patentene er US-patent nr. 4,476,550 "Determination of far field signatures, for instance of seismic sources", inngitt 25. august 1981 og meddelt 9. oktober 1984 til Ziolkkowski, A.M. og Stoffa. P.L. Det andre patentet som også er meddelt 9. oktober 1984, er US-patent nr. 4,47 6,553, "Method of determing the signatures of arrays of marine seismic sources", meddelt til Ziolkowski, A., Hatton, L, Parkes, G., og Haugland, T. Det tredje patentet som er meddelt med de samme oppfinnerne som '553-patentet, er US-patent nr. 4,868,794, "Method of accumulation data for use in determing signatures of arrays of marine seismic sources" meddelt 19. september 1989.

Det første patentet, Ziolkowski m.fl. '550-patentet, beskriver en fremgangsmåte benyttet med slepte marine, seismiske slepekabler for å sikre at fjernfeltsignaturen til en gruppe med luftkanoner som hver er liten sammenlignet med bølgelengden til den høyeste frekvensen som er av interesse. Luftkanonene blir avfyrt slik at vekselvirkninger mellom luftkanonene blir holdt neglisjerbare ved enten avstand i tid eller avstand i rom. For avstand i tid blir luftkanonene avfyrt sekvensielt slik at luftkanon genererer all sin betydelige stråling før den neste luftkanonen blir avfyrt. For avstand i rom blir luftkanonene avfyrt mer enn en gang, men er atskilt med en avstand på minst en bølgelengde for den laveste frekvensen som er av interesse. Fjernfeltsignaturen til hver enhet blir målt ved hjelp av en trykkfølsom detektor nær luftkanonen, men i et område hvor fasespekteret til trykkfeltet er uavhengig av asimut og avstand. Fjernfeltsignaturen til gruppen blir utledet fra de målte signaturene ved hjelp av summering.

De andre og tredje patentene, Ziolkowski m.fl. '553- og '794-patenter beskriver en fremgangsmåte for å bestemme fjernfeltsignaturen til en gruppe luftkanoner. Gruppen blir aktivert, og den utsendte trykkbølgen blir målt ved hjelp av n hydrofoner ved n uavhengige punkter hvis posisjoner i forhold til gruppen er kjent. De n målingene blir behandlet for å danne n simultane ligninger, som så blir løst for å frembringe n notasjonssignaturer for de n kildene. Løsningen av simultanligningene tar i betraktning vekselvirkningene mellom luftkanonene. Signaturen til hele gruppen blir så bestemt ved å overlagre de n notasjonssignaturene.

Notasjonskildemetoden har imidlertid noen iboende praktiske vanskeligheter. Som beskrevet i Ziolkowski m.fl.

(1982) publikasjon, må antallet seismiske kilder (luftkanoner) være lik antallet uavhengige målinger (hydrofoner) for å tilveiebringe velbestemte simultanligninger som skal løses. Alle n luftkanonene og alle hydrofonene må derfor funksjonere til enhver tid. Notasjonskildemetoden forutsetter i tillegg at vann/luft-grenseflaten ved havoverflaten er en god planreflektor med en refleksjonskoeffisient nær -1. Ellers dobles som beskrevet i Ziolkowski m.fl. '553- og '794-patenter, antallet ukjente variable til 2n noe som betyr at antallet hydrofoner må dobles til 2n.

Notasjonskildemetoden benytter videre vanligvis hydrofoner omkring en meter fra hver luftkanon, som beskrevet i Parks m.fl. (1984)-publikasjonen. En hydrofon plassert nær luftkanongruppen registrerer den primære kildesignaturen fra luftkanonen pluss en meget mindre spøkelsesrefleksjon fra havoverflaten. I tillegg registrerer hver hydrofon bidrag fra alle de omgivende luftkanonene. Både spøkelsesrefleksjonene og den relative posisjonen mellom hydrofonene og boblene som frembringes av luftkanonene, må tas hensyn til i notasjonskildemetoden . Notasjonskildemetoden krever derfor nøyaktige målinger av avstanden mellom luftkanoner og hydrofoner så vel som nøyaktige målinger av avstanden mellom luftkanoner i gruppen.

Det er derfor et behov for en fremgangsmåte til å bestemme en nøyaktig seismisk fjernfeltkildesignatur for en gruppe med seismiske kilder.

KORT OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Oppfinnelsen er en fremgangsmåte for seismisk kildeovervåkning ved bruk av modellerte kildesignaturer med kalibreringsfunksjoner. Fysiske parametere blir målt for et antall seismiske kilder, fortrinnsvis for hver aktivering av de seismiske kildene. Kalibreringsfunksjoner blir fremskaffet og de målte fysiske parameterne og kalibreringsfunksjonene blir anvendt på en modell som genererer en kalibrert kildesignatur for gruppen med seismiske kilder. Alternativt blir de målte fysiske parameterne anvendt på en modell som genererer en modellert kildesignatur og så blir kalibreringsfunksjonene anvendt på den modellerte kildesignaturen for å generere den kalibrerte kildesignaturen. Alternativt blir modellerte kildesignaturer generert for hver seismisk kilde, og så blir kalibreringsfunksjonene anvendt på de modellerte kildesignaturene for å generere en kalibrert kildesignatur for hver seismisk kilde. De kalibrerte kildesignaturene for hver seismisk kilde kan så kombineres, fortrinnsvis ved hjelp av lineær overlagring, for å generere den kalibrerte kildesignaturen for gruppen med seismiske kilder.

Kalibreringsfunksjonene blir fortrinnsvis bestemt ved hjelp av følgende fremgangsmåte. Fysiske parametere blir målt for en aktivering av et antall seismiske kilder. De målte fysiske parameterne blir anvendt i en modell som genererer en modellert kildesignatur for hver seismisk kilde. Kildesignaturer blir målt for aktiveringen av de seismiske kildene som generer en målt kildesignatur for hver seismisk kilde. Differanser blir bestemt mellom de modellerte kildesignaturene og de målte kildesignaturene for hver seismisk kilde. Kalibreringsfunksjoner blir så bestemt for hver seismisk kilde som korrigerer for forskjellene mellom de modellerte og målte kildesignaturene.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Oppfinnelsen og dens fordeler vil lettere kunne forstås under henvisning til den følgende detaljerte beskrivelse og de vedføyde tegningene, hvor: Fig. 1 er et flytskjema som illustrerer fremgangsmåte-trinnene i en utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen for seismisk kildeovervåkning; Fig. 2 er et flytskjema som illustrerer behandlings-trinnene i en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å konstruere kalibreringsfunksjoner; og Fig. 3 er et diagram som viser en sammenligning mellom en modellert kildesignatur og en målt fjernfeltkildesignatur for en enkelt luftkanon; Fig. 4 er et diagram som viser en sammenligning mellom en modellert kildesignatur og en målt fjernfeltkildesignatur for en luftkanongruppe; Fig. 5 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte notasjonskildesignaler for en luftkanon, før korreksjon av den modellerte kildesignaturen ved hjelp av kalibreringsfunksj oner; Fig. 6 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte notasjonskildesignaler for luftkanonen, etter korreksjon av den modellerte kildesignaturen ved hjelp av kalibreringsfunksjoner; Fig. 7 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte fjernfeltkildesignaturer for luftkanonen, før korreksjon av den modellerte kildesignaturen ved hjelp av kalibreringsfunksj oner; Fig. 8 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte fjernfeltkildesignaturer for luftkanonen, etter korreksjon av den modellerte kildesignaturen ved hjelp av kalibreringsfunksjoner; Fig. 9 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte fjernfeltkildesignaturer for en luftkanongruppe, før korreksjon av den modellerte kildesignaturen ved hjelp av kalibreringsfunksjoner; Fig. 10 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte fjernfeltkildesignaturer for luftkanongruppen etter korreksjon av den modellerte kildesignaturen ved hjelp av kalibreringsfunksjoner; Fig. 11 er et diagram som viser representative fasekalibreringsfunksjoner for hver luftkanon i luftkanongruppen på figur 9; Fig. 12 er et diagram som viser representative amplitude-kalibreringsfunksjoner for hver luftkanon i luftkanongruppen på figur 9; Fig. 13 er et diagram som viser en sammenligning mellom kalibrerte, modellerte og målte fjernfeltkildesignaturer for luftkanongruppen; og Fig. 14 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte fjernfeltkildesignaturer for luftkanongruppen som på figur 13, etter korreksjon av den modellerte kildesignaturen ved hjelp av kalibreringsfunksjoner ved en annen dybde.

Selv om oppfinnelsen vil bli beskrevet i forbindelse med de foretrukne utførelsesformene, skal det forstås at oppfinnelsen ikke er begrenset til disse. Tvert imot er oppfinnelsen ment å dekke alle alternativer, modifikasjoner og ekvivalenter som kan innbefattes innenfor rammen av oppfinnelsen slik den er angitt i de vedføyde patentkravene.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Oppfinnelsen er en fremgangsmåte for seismisk kildeovervåkning av en gruppe seismiske kilder. Oppfinnelsen gjør bruk av målinger av fysiske parametere som påvirker det bølgefeltet som genereres av gruppen, en datamodell for å estimere en kildesignatur for gruppen fra de fysiske parametermålingene, og kalibreringsfunksjoner for å forbedre estimatet av kildesignaturen fra modellen. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen frembringer en kildesignatur som er en kontinuerlig funksjon av avstand og retning. Uttrykket "kildesignatur" når det brukes under henvisning til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, vil derfor betegne et tredimensjonalt bølgefelt i stedet for en konvensjonell endimensjonal kildesignatur.

I en utførelsesform av oppfinnelsen blir målinger tatt av fysiske parametere for en aktivering av gruppen med seismiske kilder. Disse målingene av fysiske parametere blir tilført en datamodell som mater ut et estimat av en kildesignatur for gruppen med seismiske kilder. Dette estimatet av en gruppesignatur som genereres ved å tilføre fysiske parametere til modellen, blir her kalt en modellert kildesignatur. Kalibreringsfunksjoner blir anvendt på den modellerte kildesignaturen for å generere et forbedret estimat av kildesignaturen til gruppen. Dette forbedrede estimatet av kildesignaturen etter anvendelse av kalibreringsfunksjonene blir her kalt en kalibrert kildesignatur.

I en annen utførelsesform blir kalibreringsfunksjonene anvendt på modellen og er innbefattet i modellen, slik at en kalibrert kildesignatur blir generert ved å anvende de fysiske parameterne i modellen.

I en annen utførelsesform bruker oppfinnelsen en modell som mater ut en enkelt estimert kildesignatur for hele gruppen med seismiske kilder. I annen utførelsesform benytter oppfinnelsen en modell som mater ut en separat, estimert kildesignatur for hver av de seismiske kildene i gruppen. De mange estimerte kildesignaturene kan så kombineres for å gi en enkelt estimert kildesignatur for hele gruppen med seismiske kilder.

I en ytterligere utførelsesform blir kalibrerings-funksjonene som benyttes som ovenfor, fremskaffet fra en kalibreringstest. I denne kalibreringstesten blir målinger tatt av fysiske parametere for en aktivering av gruppen med seismiske kilder. Disse målingene av fysiske parametere blir tilført en datamodell som mater ut en modellert kildesignatur. For den samme aktiveringen av gruppen med seismiske kilder blir målinger tatt av en kildesignatur for hver seismisk kilde, fortrinnsvis ved hjelp av hydrofoner. Disse kildesignaturene blir kalt målte kildesignaturer for å skjelne dem fra de modellerte kildesignaturene. De modellerte kildesignaturene og de målte kildesignaturene blir så sammenlignet for hver seismisk kilde for å bestemme differansene mellom signaturene. Kalibreringsfunksjoner blir bestemt som korrigerer for forskjellene mellom de modellerte kildesignaturene og de målte kildesignaturene for hver seismisk kilde.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil bli illustrert ved hjelp av utførelsesformer som bruker grupper med kanoner, spesielt luftkanoner, som seismiske kilder, selv om oppfinnelsen ikke er begrenset luftkanoner som seismiske kilder. I tilfelle med luftkanoner omfatter det foretrukne settet med målte fysiske parametere individuelle luftkanon-parametere, luftkanongruppeparametere og omgivelsesparametere. Disse parameterne innbefatter, men er ikke begrenset til luftkanondybder, luftkanontrykk, luftkanonbortfall, den fullstendige tredimensjonale geometrien til gruppen og delgrupper, luftkanontidsstyring, vanntemperatur og atmosfæretrykk. Noen av disse parameterne blir målt under hvert skudd, det vil si hver gang hele gruppen med luftkanoner blir aktivert. Andre parametere endrer seg langsommere og kan måles mindre ofte. Det følgende er en beskrivelse av de fysiske parameterne og måling av disse.

Luftkanondybdeparameteren er nødvendig for å beregne havoverflaterefleksjonen eller spøkelsesrefleksjonen. I tillegg kan luftkanondybder brukes til å beregne det ytre trykket på luftboblen som genereres av luftkanonen, som har en betydelig virkning på seismiske kildesignaturer. Dette trykket på luftboblen blir forårsaket av vekten av vannsøylen over luftkanonen pluss vekten av luftsøylen overvannet. Vekten av søylen med luft kan beregnes fra en måling av atmosfæretrykk. Vekten av vannsøylen kan beregnes fra en måling av luftkanondybde hvis havoverflaten er rolig. Hvis havoverflaten imidlertid er uregelsmessig, så bør det hydrostatiske trykket ved luftkanonen fortrinnsvis måles direkte istedenfor å bli beregnet fra en luftkanondybde som kanskje ikke er veldefinert. Luftkanondybdeparameteren og den hydrostatiske trykkparameteren blir vanligvis målt for hvert skudd. Atmosfæretrykkparameteren hvis den er nødvendig, blir vanligvis ikke målt for hvert skudd når trykket er stabilt. Atmosfæretrykket kan imidlertid endre seg hurtig når en trykkfront ankommer.

Luftkanontrykkparameteren betyr det indre luftkanon-trykket ved tidspunktet for avfyring av luftkanonen. Kanontrykkene blir målt ved hjelp av trykksensorer som vanligvis er plassert inne i luftledingene som forsyner luftkanonene med luft, men andre kjent midler på området er innenfor rammen av oppfinnelsen. Luftkanontrykk blir vanligvis målt for hvert skudd.

Luftkanonbortfallparameteren betyr hyppigheten av svikt ved avfyring av en luftkanon, hvor settet med luftkanoner har sviktet når det gjelder å fyre av hvert skudd. Luftkanonbortfall kan dermed ha stor virkning på den kildesignaturen som genereres av en kildegruppe. Luftkanonene i en gruppe er vanligvis av forskjellige størrelser slik at forskjellige kombinasjoner av luftkanonene vil generere forskjellige kildesignaturer for hele kildegruppen. Luftkanonbortfall blir vanligvis målt for hvert skudd.

Den tredimensjonale geometriparameteren betyr de relative posisjonene til alle elementene i luftkanongruppen. Siden luftkanongruppen også kan omfatte delgrupper med luftkanoner, innbefatter geometrien de relative posisjonene til luftkanoner innenfor delgrupper så vel som de relative posisjonene til delgruppene innenfor hele gruppen. Gruppegeometrien bestemmer hvordan de enkelte luftboblene som skapes av luftkanonene, vekselvirker med hverandre. Denne boblevekselvirkningen har en betydelig virkning på genereringen av kildesignaturen for hele kildegruppen. Relativ posisjonering av delgruppene kan måles ved hjelp av akustiske posisjoneringssensorer eller et annet posisjonsbestemmelsessystem som er kjent på området og som gir den nødvendige relative nøyaktigheten. Hvis gruppen ikke er stiv, så blir luftkanongeometrien vanligvis målt for hvert skudd.

Luftkanontidsparameteren betyr den relative tidsstyringen av avfyringen av hver luftkanon. Denne tidsstyringen påvirker ikke bare synkroniseringen i den totale signaturen, men den har også en betydelig innvirkning på vekselvirkningseffektene mellom luftkanonboblene. Luftkanontidsstyring blir derfor fortrinnsvis målt med høy nøyaktighet. Luftkanontidsstyring blir vanligvis målt for hvert skudd.

Vanntemperaturparameteren betyr vanntemperatur ved dybdene til luftkanonene. Vanntemperatur påvirker det utsendte bølgefeltet på to måter. For det første påvirker vanntemperaturen termodynamikken til den ekspanderende boblen. For det annet påvirker vanntemperaturen den densiteten til vannet og dermed lydhastigheten i vannet. Denne hastighetsendringen påvirker i sin tur tidsforsinkelsene som er koblet til virkningene som forårsakes av vekselvirkningen mellom boblene som genereres av de forskjellige luftkanonene. Vanntemperatur kan forventes å være stabil over en typisk gruppestørrelse. Temperaturen behøver derfor ikke å bli målt ved hver seismisk kildeposisjon i gruppen. Det kan være tilstrekkelig å måle den ved bare et punkt for hele gruppen. Vanntemperatur blir målt i den tidsskala som den varierer med, som ikke behøver å være for hvert skudd.

I en alternativ utførelsesform kan ytterligere parametere som beskriver overflatetilstandene måles. Havoverflaten er en stabil og nesten perfekt reflektor for akustisk stråling under gode værforhold. Når imidlertid havtilstandene forverrer seg, begynner imidlertid ofte bølger og dønningshøyder å påvirke spøkelsesrefleksjonsdelen av kildesignaturen.

I ytterligere alternative utførelsesformer kan andre fysiske parametere også måles og anvendes i en modell for å estimere seismiske kildesignaturer. For det typiske tilfellet med luftkanongrupper kan disse parameterne innbefatte, men er ikke begrenset til, luftkanontyper, luftkanonvolum, luftkanonåpningsstørrelse og luftkanonåpningstid. Disse luftkanonparameterne kan påvirke størrelsen av luftboblene som genereres av luftkanonene. I ytterligere alternative utførelsesformer kan andre fysiske parametere slik som vannhastighet og en saltholdighetsprofil for vannet måles. Disse vannparameterne kan påvirke utvidelseshastigheten og bevegelsen av luftkanonboblene. Disse vannparameterne behøver ikke å endre seg særlig lokalt, men kan være meget forskjellige på et annet sted.

De målte fysiske parameterne blir tilført en modell. Oppfinnelsen benytter fortrinnsvis en datamodell for en gruppe luftkanoner for å estimere det akustiske bølgefeltet som genereres av luftboblene fra luftkanonene i gruppen. Bruken av slike modeller for å estimere kildesignaturer fra seismiske kilder, er velkjent på området.

Figur 1 viser et flytskjema som illustrerer behandlings-trinnene i en utførelsesform av oppfinnelsen. Ved trinn 101 blir en gruppe med seismiske kilder som skal overvåkes, aktivert. Den seismiske kildegruppen blir vanligvis overvåket over en periodisk sekvens med aktiveringer (skudd).

Ved trinn 102 blir fysiske parametere målt for gruppen med seismiske kilder som aktiveres i trinn 101. Noen målinger blir tatt for hver aktivering av luftkanongruppen, mens andre blir tatt sjeldnere, etter behov. De fysiske parameterne og deres måling er beskrevet ovenfor. De fysiske parameterne bør være de som bestemmer karakteristikkene til de oscillerende luftboblene som genereres av de seismiske kildene i gruppen. Målingene blir fortrinnsvis ved hjelp av et system med sensorer i nærheten av gruppen.

Ved trinn 103 blir de fysiske parameterne som er målt i trinn 102, tilført en modell, og en modellert kildesignatur blir generert av modellen. Bruken av seismiske kildemodeller for å generere modellerte kildesignaturer er velkjent for vanlig fagkyndige på området. I en utførelsesform blir en enkelt modellert kildesignatur generert av modellen som en estimert kildesignatur for hele gruppen. I en annen utførelsesform blir en separat modellert kildesignatur generert av modellen som en estimert kildesignatur for hver seismisk kilde i kildegruppen.

Ved trinn 104 blir kalibreringsfunksjoner anvendt på de modellerte kildesignaturene fra trinn 103 for derved å generere kalibrerte kildesignaturer. I en utførelsesform hvor en enkelt modellert kildesignatur blir generert av modellen, genererer denne anvendelsen av kalibreringsfunksjoner på den eneste modellerte kildesignaturen en eneste kalibrert kildesignatur for hele kildegruppen. I en annen utførelsesform hvor en modellert kildesignatur blir generert av modellen for hver seismisk kilde, genererer denne anvendelsen av kalibreringsfunksjoner på hver modellert kildesignatur en kalibrert kildesignatur for hver seismisk kilde.

I en ytterligere utførelsesform er kalibrerings-funksjonene innkorporert i den seismiske kildemodellen som er beskrevet under henvisning til trinn 103. I denne utførelses-formen mater modellen ut en kalibrert kildesignatur (eller signaturer) istedenfor en modellert kildesignatur (eller signaturer). I en annen utførelsesform er trinnet med å påføre kalibreringsfunksjonene separat fra modellen. I denne utførelsesformen blir kalibreringsfunksjonene anvendt på den modellerte kildesignaturen (eller signaturene) som genereres av modellen, for å generere den kalibrerte kildesignaturen (eller signaturene). Oppfinnelsen er illustrert i flytskjemaet på figur 1 med trinn 103 for generering av modell-kildesignaturer fra en modell som er separat i forhold til trinn 104 for anvendelse av kalibreringsfunksjoner på de modellerte kildesignaturene. Denne atskillelsen av modell- og kalibrerings-funksjonene er kun for å klargjøre illustrasjonen og er ikke en begrensning av oppfinnelsen.

Ved trinn 105 blir de kalibrerte kildesignaturene for hver av de seismiske kildene i gruppen kombinert om ønsket, for å generere en eneste kaliberte kildesignatur for hele gruppen. De kalibrerte kildesignaturene blir fortrinnsvis overlagret lineært. Lineær overlagring innbefatter, men er ikke begrenset til, lineær addisjon og lineær tidsforskyvelse.

I en rekapitulering av en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen blir den seismiske gruppekilden aktivert (trinn 101) og de fysiske parameterne blir målt (trinn 102) og ført til modellen (trinn 103) for alle gruppens seismiske kilder sammen. Kalibreringsfunksjonene blir så anvendt (trinn 104) på den modellerte kildesignaturen for hver seismisk kilde individuelt, og de individuelt kalibrerte kildesignaturene blir så kombinert sammen (trinn 105) for å gi en kildesignatur for hele gruppen. Alle disse trinnene (101-105) kan så gj entas.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen frembringer en kildesignatur som er et tredimensjonalt bølgefelt som en kontinuerlig funksjon av avstand og retning istedenfor bar en endimensjonal kildesignatur. Ytterligere seismisk behandling som er velkjent på området, kan så utføres med en tredimensjonal kildesignatur istedenfor en konvensjonell endimensjonal kildesignatur. Et eksempel på denne ytterligere behandlingen er å løse en tredimensjonal dekonvolvering av den tredimensjonale kildesignaturen istedenfor bare å bruke den vertikalgående fjernfeltkildesignaturen som en endimensjonal tilnærmelse til kildesignaturen.

Den seismiske kildeovervåkningsmetoden i henhold til oppfinnelsen bruker sensormålinger av fysiske parametere anvendt skudd for skudd for å modellere en luftkanongruppe. De modellerte kildesignaturene som genereres av modellen, behøver imidlertid bare å være nøyaktige med noen få prosent. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen benytter derfor kalibreringsfunksjoner for å forbedre de estimerte kildesignaturene som genereres av modellen. Disse kalibrerings-funksjonene som anvendes i trinn 104 på figur 1, korrigerer for forskjeller mellom kildesignaturer fremskaffet fra modellen og kildesignaturer fremskaffet fra feltmålinger.

Kalibreringsfunksjonene blir fortrinnsvis oppnådd for hver seismisk kilde i den seismiske sensorgruppen som skal overvåkes. Kalibreringsfunksjonene blir fortrinnsvis også oppnådd for et forventet område med verdier av de fysiske parameterne som måles i trinn 102 ovenfor. Kalibrerings-funksjonene kan være lagret i datalageret etter at de er konstruert og hentes fram etter hvert som de trengs for anvendelse på modellerte kildesignaturer. I en foretrukket utførelsesform er kalibreringsfunksjonene konstruert fra målinger av gruppens seismiske sensorer tatt i felttester. Disse målingene innbefatter registrering av nærfeltkildesignaturer så vel som måling av fysiske parametere for den aktiverte kildegruppen. De målte fysiske parameterne blir modellert for å generere modellerte kildesignaturer. De modellerte kildesignaturene blir sammenlignet med de målte kildesignaturene. Kalibreringsfunksjonene blir så beregnet for å korrigere for differansen mellom de modellerte kildesignaturene og de målte kildesignaturene. Figur 2 viser et flytskjema som illustrerer elementene i en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å konstruere kalibreringsfunksj onene.

Ved trinn 201 blir en gruppe med seismiske kilder aktivert i en skuddsekvens. Hvert skudd er en aktivering av hele gruppen med seismiske kilder. Gruppen med seismiske kilder er fortrinnsvis som diskutert ved trinn 101 på figur 1 ovenfor.

Ved trinn 202 blir fysiske parametere målt for gruppen med seismiske sensorer fra trinn 201. De fysiske parameterne er fortrinnsvis som diskutert ovenfor.

Ved trinn 203 blir de fysiske parameterne som er målt i trinn 202, tilført en modell og en modellert kildesignatur blir generert ved hjelp av modellen for hver seismisk kilde. Modellen er fortrinnsvis som diskutert under henvisning til trinn 103 på figur 1 ovenfor.

Ved trinn 204 blir kildesignaturer målt for hver seismisk kilde for den seismiske kildeaktiveringen. I en foretrukket utførelsesform blir nærfeltkildesignaturer målt ved hjelp av hydrofoner plassert omkring en meter fra hver seismisk kilde, mens hele den seismiske kildegruppen blir aktivert. Det er andre mulige målinger som kan brukes som grunnlag for kalibrering. Disse innbefatter midtfelt- og fjernfelt-målinger eller en kombinasjon av nær-, midt- og fjern-feltmålinger. Nærfeltet for en typisk seismisk kildegruppe strekker seg ut til en diameter i størrelsesorden noen få titalls meter (omkring 25 meter). Fjernfeltet begynner ved en avstand i størrelsesorden noen få hundre meter (omkring 250 meter). Midtfeltet finnes ved avstandene mellom nærfeltet og fjernfeltet. I tillegg kan kalibreringsfunksjonene være konstruert fra skudd hvor enkelte luftkanoner blir avfyrt. Disse feltmålingene bør være så nøyaktige som mulig siden kvaliteten av kalibreringsfunksjonene for de seismiske signaturene er avhengig av kvaliteten av disse kalibreringsmålingene.

Ved trinn 205 blir differanser mellom de modellerte kildesignaturene fra trinn 203 og de målte kildesignaturene fra trinn 204 bestemt. I en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen plukker en datamaskinalgoritme hovedtoppen og bobletopper i enhver kildesignatur, som kjent for vanlige fagkyndige på området. Ved å anvende algoritmen på modellerte og målte signaturer for en seismisk kilde, fremskaffes det informasjon for å sammenligne kildesignaturene og så beregne de tilsvarende kalibreringsfunksjonene. I en utførelsesform blir fasen til de modellerte og målte kildesignaturene beregnet. En tilsvarende kalibreringsfunksjon blir konstruert, som strekker eller komprimerer en modellert kildesignatur mellom hvert par med bobletopper slik at fasen til bobletoppene stemmer overens i de modellerte og målte kildesignaturene. Amplituden til de modellerte og målte kildesignaturene blir likeledes sammenlignet. Denne tilsvarende kalibreringsfunksjonen anvender en tidsavhengig amplitudeskaleringsfaktor beregnet ved bobleposisjonene og interpolert mellom dem.

De målte kildesignaturene fra trinn 204 blir om nødvendig omformet til en form som er kompatibel for sammenligning med de modellerte kildesignaturene fra trinn 203. I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen blir de modellerte kildesignaturene generert av modellen i form av notasjonskildesignaturer. I den foretrukne utførelsesformen blir derfor de målte kildesignaturene omformet til notasjonskildesignaturer for sammenligning. Omforming til notasjonskildesignaturer er imidlertid ikke en nødvendighet for oppfinnelsen. Omformingen kan for eksempel innbefatte, men er ikke begrenset til, å fjerne spøkelsessignalet og normalisere kildesignaturen til en referanseavstand mellom kilde og sensor, akkurat som notasjonskildesignaturer har en normalisert avstand mellom kilden og sensoren på en meter. Figur 3 er et diagram som viser en sammenligning mellom en modellert kildesignatur 301, vist som en heltrukken linje, og en målt vertikaltgående fjernfeltkildesignatur 302, vist som en stiplet linje, for en enkelt 110 kubikktommer luftkanon utplassert ved en dybde på 6 meter. Generelt gjør den modellerte kildesignaturen en god jobb totalt med å estimere kildesignaturen. Ved å se på spesielle trekk, er nøyaktigheten til modellen når det gjelder å forutsi den innledende toppamplituden 303 bedre enn 10%, mens nøyaktigheten ved forutsigelse av fasen og amplituden til den første boblen 304 er bedre enn 5%. Forutsigelsen av fasen og amplituden til senere bobler er derimot mindre nøyaktig. Nøyaktigheten til den modellerte kildesignaturen varierer derfor langsomt over tid. Figur 4 er et diagram som viser en sammenligning mellom en modellert kildesignatur 401, vist med heltrukken linje, og en målt vertikaltgående fjernfeltkildesignatur 402, vist som en stiplet linje, for en 2920 kubikktommer luftkanongruppe utplassert ved dybde på 6,25 meter. Gruppen er en blanding av Sleeveguns® og Bolt 1500 LL kanoner. Igjen gjør den modellerte kildesignaturen en god jobb med å estimere hovedtrekkene i kildesignaturen for gruppen. Forutsigelsen av toppamplituden 403 i kildesignaturen og dens primære topp med bobleforholdet er nøyaktig til bedre enn 5%. Den totale formen av den modellerte kildesignaturen er meget god. Den mest merkbare feilen er i noen av fasekarakteristikkene til boblen ved mellom 100 og 120 millisekunder.

Den modellen som ble benyttet i trinn 203, er nøyaktig ved forutsigelse av endringer i kildesignaturene på grunn av variasjoner i de fysiske parameterne fra skudd til skudd. Den absolutte feilen i de modellerte kildesignaturene er imidlertid ofte større enn variasjonene fra skudd til skudd i de modellerte kildesignaturene, noe som er et resultat av variasjoner i de fysiske parameterne. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forbedrer de estimerte kildesignaturene til modellen med kalibreringsfunksjoner.

Det vises igjen til figur 2 hvor kalibreringsfunksjoner ved trinn 206 for hver seismisk kilde blir konstruert, som korrigerer for forskjellene som er bestemt i trinn 205 mellom den modellerte seismiske signaturen fra trinn 203 og den målte kildesignaturen fra trinn 204. Kalibreringsfunksjonene blir diskutert nærmere nedenfor.

Ved trinn 207 blir det bestemt om flere seismiske kilder i gruppen med seismiske kilder for hvilke kalibreringsfunksjoner ikke er blitt konstruert. Hvis svaret er ja, at flere seismiske kilder gjenstår, så returnerer prosessen til trinn 206 for å konstruere kalibreringsfunksjoner for en annen seismisk kilde i gruppen. Hvis svaret er nei, det er ikke flere seismiske kilder igjen, så fortsetter prosessen til trinn 208.

Ved trinn 208 blir det bestemt om flere skudd (aktiveringer av hele gruppen med seismiske kilder) gjenstår i skuddsekvensene fra trinn 201. Hvis svaret er ja, at flere skudd gjenstår, så returnerer prosessen til trinn 201 for å aktivere gruppen med seismiske kilder pånytt. Hvis svaret er nei, at ingen flere skudd gjenstår, så fortsetter prosessen til trinn 209 og avsluttes.

Ved trinn 209 slutter prosessen. Kalibreringsfunksjoner er blitt bestemt for hver seismisk kilde i gruppen for hver av en sekvens med skudd under et område med fysiske parameter-verdier. I en rekapitulering av en foretrukket fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen for å konstruere kalibreringsfunksjoner for en seismisk kildegruppe, blir hele gruppen aktivert (trinn 201) og de fysiske parameterne blir målt (trinn 202) og tilført modellen (trinn 203) for alle de seismiske kildene sammen i gruppen. Kildesignaturene blir så målt (trinn 204), sammenlignet med modellerte kildesignaturer (trinn 205) og brukt til å utlede kalibreringsfunksjoner (trinn 206) for hver seismisk kilde individuelt (trinn 207) i gruppen. Så blir alle disse trinnene (201-207) gjentatt for hver aktivering av hele gruppen (208).

Notasjonskildemetoden beror på at det er like mange hydrofonsignaler som det er luftkanoner i gruppen. Hvis en enkelt hydrofon svikter, blir ligningene underbestemt og uløselige, noe som forårsaker et alvorlig problem for fremgangsmåten. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen beror på en rekke sensormålinger. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er mindre følsom for svikt i sensorene. Hvis for eksempel noen av sensorene for fysiske parametere og en delgruppe svikter, kan interpolasjon mellom de andre sensorene likevel gi utmerket resultat. Denne robustheten gir fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en verdifull fordel fremfor notasjonskildemetoden i et produksjonsmiljø.

Kalibreringsfunksjonene blir brukt i oppfinnelsen for å korrigere differansene mellom kildesignaturene fra modellen og kildesignaturene fra målingene uten å forstyrre nøyaktigheten av de relative variasjonene fra skudd til skudd som estimeres av modellen. En utførelsesform er en kalibreringsfunksjon som plukker tidspunktene for de positive bobletoppene. Dette gjør det mulig å korrigere de små fasefeilene i disse bobletoppene og å anvende en enkel amplitudekorreksjonsfunksjon. Utførelsesformen vil bli referert til som den første kalibreringsfunksjonen. Anvendelse av bare denne første kalibreringsfunksjonen gir gode resultater. De største feilene er vanligvis i de negative delene av den kalibrerte kildesignaturen mellom boblepulsene. I en ytterligere utførelsesform kan disse feilene minimaliseres ved å plukke minima mellom bobler så vel som maksima definert av bobletoppene.

I en ytterligere utførelsesform består hver kalibreringsfunksjon av en rekke korreksjonsfunksjoner som er avstemt for og anvendt på hver modellert kildesignatur. Spesielt blir disse korreksjonsfunksjonene anvendt på notasjonskildesignaturer som mates ut av den foretrukne modellen. Disse er modellerte kildesignaturer matet ut av modellen som kan overlagres for å beregne gruppesignaturen i enhver retning. I nok en ytterligere utførelsesform er det to korreksj onsfunksj oner.

Den første korreksjonsfunksjonen er en fasekorreksjonsfunksjon anvendt på den modellerte kildesignaturen. Denne fasekorreksjonsfunksjonen strekker eller komprimerer en modellert kildesignatur i tidsdomenet for å korrigere hovedsakelig periodisiteten eller fasefeilene i den modellerte kildesignaturen. Hvis for eksempel den andre bobleperioden har en feil på 2% vil denne korreksjonsfunksjonen gradvis innføre en 2% tidsstrekking for å korrigere perioden. Denne fasekorreksjonsfunksjonen som varierer langsomt over tid, beholder variasjoner fra skudd til skudd i den modellerte kildesignaturen.

Den andre korreksjonsfunksjonen er en amplitudekorreksjonsfunksjon anvendt på den modellerte kildesignaturen. Denne amplitudekorreksjonsfunksjonen multipliserer kildesignaturen med en skaleringsfunksjon i tidsdomenet for å korrigere hovedsakelig amplitudefeil i den modellerte kildesignaturen. Hvis for eksempel amplituden til den tredje boblen i den modellerte kildesignaturen var 10% for lav vil denne korreksjonsfunksjonen skalere den boblen opp med 10%. Igjen beholder denne amplitudekorreksjonsfunksjonen som varierer langsomt over tid, variasjonene i den modellerte kildesignaturen fra skudd til skudd.

I en alternativ utførelsesform kan en eller flere ytterligere korreksjonsfunksjoner tilføyes rekken med korreksjonsfunksjoner. Som ytterligere korreksjonsfunksjoner kan det for eksempel anvendes flere ytterligere små korreksjoner for detaljer i kildesignaturen. Disse korreksjonene kan være omformingsfunksjoner. Hvis den forutsagte formen til primærtoppen for eksempel er litt feilaktig, så kan toppen omformes.

I en foretrukket utførelsesform beror fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på beregning av et sett med kalibreringsfunksjoner for hver luftkanon, og å anvende dette settet på den modellerte kildesignaturen. Kalibreringsfunksjonene blir fortrinnsvis fremskaffet på forhånd og så ganske enkelt tilført alle modellerte kildesignaturer. Oppfinnelsen utelukker ikke å ha forskjellige sett med kalibrerings funksjoner for forskjellige parameterområder og interpolering mellom dem, for eksempel et sett ved 2000 psi og et sett ved 2500 psi. Fremgangsmåtens nøyaktighet ifølge oppfinnelsen kan bli mindre nøyaktig hvis gruppeparameterne varierer betydelig fra de verdier ved hvilke målingene for kalibreringsfunksjonen ble tatt (for eksempel hvis gruppen ble utplassert ved en betydelig forskjellig dybde). Dette problemet kan imidlertid overvinnes ved å ta målinger av gruppen over det sannsynlige variasjonsområdet. En ytterligere algoritme kan derfor være innbefattet for å velge eller interpolere

kalibreringsfunksj onene.

Et antall alternative utførelsesformer for kalibreringsfunksjoner kan beskrives i relasjon til den første kalibreringsfunksjonen som diskutert ovenfor, som bare angår bobletopper. En annen kalibreringsfunksjon dreier seg om sentrene til den fulle bredden ved halvt maksimum (FWHM) for hver topp. En tredje kalibreringsfunksjon er rettet mot toppene og minimumsverdiene mellom toppene. En fjerde kalibreringsfunksjon angår topper, minimumsverdier og også nullgjennomganger. En femte kalibreringsfunksjon er rettet mot FWHM for topper og lavpunkter fra den fjerde utførelsesformen. Endelig er en sjette utførelsesform av en kalibreringsfunksjon rettet mot en kildesignaturdivisjon etter den innledende

kalibreringen foretatt som i den femte utførelsesformen.

Kalibreringsfunksjonene viser noen ganger et siksak-utseende i amplitudekorreksjonskurvene. Dette er forårsaket av en systematisk differanse mellom amplitudefeilen til de positive delene av signaturen og amplitudefeilen til de negative delene av signaturen. Betrakt for eksempel en endring i en fysisk parameter slik som dybde, som primært påvirker bobleperioden. For små endringer i dybde virker en fasekorreksjon fulgt av amplitudekorreksjonen bra. En endring i bobleperiode som beveger en topp på den forandrede signaturen til et lavpunkt på referansesignaturen, kan imidlertid kreve en meget stor parameter endring for den første boblen, men en progressivt mindre endring for senere bobler. Resultatet er at amplitudekorreksjonen for den negative delen av signaturen blir anvendt på den positive delen. Forekomsten av siksak-effekten innfører betydelige feil ved dette punktet.

For å korrigere feil innført av siksak-effekten anvender en alternativ ytterligere utførelsesform en skuddadaptiv metode som beror på det faktum at feilene i de modellerte kildesignaturene hovedsakelig er systematiske. Istedenfor å beregne en kalibreringsfunksjon som før ved referansepunktet, vil amplitude- og fase-feilene blir registrert for hver topp og hvert lavpunkt i signaturen (og eventuelt fasefeil for nullgjennomganger). Ved overvåkning av kilden under utførelsen av en seismisk undersøkelse vil toppene og lavpunktene bli plukket fra de ukalibrerte, modellerte kildesignaturene for hvert skudd. Skuddvariant-kalibreringsfunksjoner vil så bli beregnet, som fremtvinger toppinnretting for anvendelsen av amplitudekorreksjonskurvene. Denne alternative utførelsesformen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal også forbedre resultatene når gradienten til kalibreringskurvene er høy. Hvis senere deler av kildesignaturen er av interesse, så kan denne skuddadaptive teknikken gi en forbedring.

En annen alternativ utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er å tilføye en ytterligere kalibreringsfunksjon fremskaffet fra en målt fjernfeltkildesignatur. En enkel siste amplitude- og fase-korreksjons-funks jon kan brukes. Den viste fremgangsmåten for å konstruere kalibreringsfunksjoner benytter notasjonskildemetoden som referanse. Referansekalibreringen blir utført i godt vær og under regulerte forhold hvor båten som sleper kildene og sensorene beveger seg langsomt. Under disse forholdene kan notasjonskildemetoden forventes å være på sitt beste. Siden arbeidsforholdene under seismiske undersøkelser imidlertid varierer, ødelegges nøyaktigheten til notasjonskildemetoden betydelig, mens kalibreringsmetoden bør opprettholde sin nøyaktighet. En endelig kalibrering fra fjernfeltmålingene kan øke nøyaktigheten av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Et første eksempel vist på figurene 5-8, illustrerer bruken av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med en enkelt luftkanon. Luftkanonen som brukes i dette eksemplet, er en 150 kubikktonn Sleevegun. Figur 5 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte notasjonskildesignaturer for denne luftkanonen, før korreksjon av den modellerte seismiske signaturen med kalibreringsfunksjoner. En heltrukken linje 501 viser en modellert notasjonskildesignatur og en stiplet linje 502 viser en notasjonssignatur beregnet fra en målt nærfeltkildesignatur. Figur 6 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte notasjonskildesignaturer for denne luftkanonen etter korreksjon av den modellerte kildesignaturen med kalibreringsfunksjoner. Den tredje kalibreringsfunksjonen som beskrevet ovenfor, blir benyttet. Maksimums- og minimums-punktene til kildesignaturene på figur 5 ble plukket for å konstruere fase- og amplitude-kalibreringsfunksjoner. En heltrukken linje 601 viser en kalibrert notasjonskildesignatur og en stiplet linje 602 viser en notasjonssignatur beregnet fra den målte nærfeltkildesignaturen. Overensstemmelsen er god med det største avviket i skulderen 603 som fører opp til den første boblen. Dette avviket kan lett korrigeres ved å ta ytterligere punkter i dette området ved bestemmelsen av kalibreringsfunksj onene. Figur 7 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte fjernfeltsignaturer for denne luftkanonen, før korreksjon av den modellerte kildesignaturen med den første kalibreringsfunksjonen, som beskrevet ovenfor. En heltrukken linje 701 viser en modellert fjernfeltsignatur og en stiplet linje 702 viser en målt fjernfeltkildesignatur. Figur 8 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte fjernfeltkildesignaturer for denne luftkanonen, etter korreksjon av den modellerte kildesignaturen ved hjelp av den første kalibreringsfunksjonen. En heltrukken linje 801 viser en kalibrert fjernfeltkildesignatur og en stiplet linje 802 viser den målte fjernfeltkildesignaturen. Igjen er overensstemmelsen god etter kalibrering.

Et annet eksempel som er vist på figurene 9-12, illustrerer bruken av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med

en luftkanongruppe. Gruppen som brukes i dette eksemplet er en 730 kubikktommers luftkanongruppe som er en blanding av sju 20 til 100 kubbikktommers Sleeveguns og en 250 kubikktommers Bolt 1500 LL luftkanon utplassert ved 6 meters dybde.

Figur 9 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte fjernfeltkildesignaturer for denne luftkanongruppen før korreksjon av den modellerte kildesignaturen ved hjelp av den første kalibreringsfunksjonen. En heltrukken linje 901 viser en modellert fjernfeltkildesignatur og en stiplet linje 902 viser en fjernfeltkildesignatur beregnet fra nærfeltmåling ved hjelp av

notasj onskildesignaturer.

Figur 10 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte fjernfeltkildesignaturer for denne luftkanongruppen etter korreksjon av de modellerte kildesignaturene ved hjelp av den første kalibreringsfunksjonen. En heltrukken linje 1001 viser en kalibrert fjernfeltkildesignatur og en stiplet linje 1002 viser fjernfeltkildesignaturen som er beregnet fra nærfeltmålingene ved hjelp av notasjonskildesignaturer. Denne overensstemmelsen er nå meget god selv ved å bruke den første

kalibreringsfunksjonen. En enda bedre overensstemmelse kan forventes, selv om det medfører mer arbeid, med flere sofistikerte kalibrerings funksj oner.

Figurene 11 og 12 er diagrammer som viser representative faser- og amplitide-kalibreringsfunksjoner, henholdsvis 1101 og 1201, som brukes til å korrigere for den modellerte kildesignaturen 1001 på figur 10. Kalibreringsfunksjonene er beregnet fra notasjonskildesignaturen, en for hver luftkanon i gruppen.

Et tredje eksempel vist på figurene 13 og 14 illustrerer robustheten til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Figur 13 er et diagram som viser en sammenligning mellom kalibrerte, modellerte og målte fjernfeltkildesignaturer for luftkanongruppen etter korreksjon av den modellerte kildesignaturen ved hjelp av den første kalibreringsfunksjonen. En heltrukken linje 1301 viser en kalibrert fjernfeltkildesignatur og en stiplet viser 1302 viser den målte fjernfeltkildesignaturen. Luftkanongruppen er ved en dybde på 6 meter. Overensstemmelsen mellom de modellerte og målte fjernfeltkildesignaturene er utmerket. Havbunnsrefleksjonen 1303 er tydelig og starter ved omkring 400 millisekunder.

Figur 14 er et diagram som viser en sammenligning mellom modellerte og målte fjernfeltkildesignaturer for luftkanongruppen etter korreksjon av den modellerte kildesignaturen ved hjelp av den første kalibreringsfunksjonen ved en annen dybde. En heltrukken linje 1401 viser en kalibrert fjernfeltkildesignatur og en stiplet linje 1402 viser den målte fjernfeltkildesignaturen. I dette tilfellet er imidlertid luftkanondybden ved en dybde på 6,5 meter mens kalibrerings-funksjonene ble beregnet for en dybde på 6 meter. Likevel er overensstemmelsen fremdeles meget god. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen virker derfor også i mindre enn ideelle situasjoner hvor de målte parameterne kan forandre seg mellom kalibreringskjøringer og produksjonskjøringer. Havbunnsrefleksjonen 1403 er igjen tydelig og starter ved omkring 460 millisekunder.

Man vil forstå at det foregående bare er en detaljert beskrivelse av spesielle utførelsesformer av oppfinnelsen og at mange endringer, modifikasjoner og alternativer til de beskrevne utførelsesformene kan gjøres i samsvar med fremstillingen her uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. Den foregående beskrivelsen er derfor ikke ment å begrense omfanget av oppfinnelsen. Omfanget av oppfinnelsen skal i stedet bare bestemmes av de vedføyde patentkravene og deres ekvivalenter.

Claims (24)

1. Fremgangsmåte for overvåkning av seismiske kilder under utførelse av en seismisk undersøkelse,karakterisert ved: å fremskaffe kalibreringsfunksjoner, før den seismiske undersøkelsen, for fysiske parametere som brukes til å modellere en kildesignatur for en gruppe med seismiske kilder fra sammenlikning av målte nærfeltkildesignaturer og modellerte nærfeltkildesignaturer ; å måle de fysiske parameterne under aktiveringer av gruppen med seismiske kilder; å anvende de målte fysiske parameterne på en modell for derved å generere en modellert kildesignatur for den aktiverte gruppen med seismiske kilder; og å anvende kalibreringsfunksjonene på den modellerte kildesignaturen og derved generere en kalibrert kildesignatur for den aktiverte gruppen med seismiske kilder.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor målingen av fysiske parametere omfatter en eller flere av følgende: informasjon om seismisk kildebortfall, dybden til den seismiske kilden, den seismiske kildens geometri, den seismiske kildens indre trykk, den seismiske kildens relative tidsstyring, vanntemperaturen og atmosfæretrykket.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor de målte fysiske parameterne videre omfatter tilstander på havoverflaten.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor de målte fysiske parameterne videre omfatter en eller flere av følgende: luftkanontyper, luftkanonvolum, luftkanonåpningsstørrelse, luftkanonåpningstid, vannhastighet og vannsalinitet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor kalibreringsfunksjonene blir fremskaffet fra et datalager.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor modellen er en datamaskinmodell for oscillerende luftkanonbobler.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor en kalibrert kildesignatur blir generert for hver seismisk kilde i gruppen med seismiske kilder, og hvor de kalibrerte kildesignaturene for hver seismisk kilde blir kombinert for å generere den kalibrerte kildesignaturen for gruppen med seismiske kilder.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor kombineringen av de kalibrerte kildesignaturene omfatter lineær overlagring av de kalibrerte kildesignaturene.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den modellerte kildesignaturen blir generert for hver seismisk kilde i gruppen med seismiske kilder, en kalibrert kildesignatur blir generert for hver seismisk kilde ved å anvende kalibrerings-funksjonene på den modellerte kildesignaturen for hver seismisk kilde, og de kalibrerte kildesignaturene for hver seismisk kilde blir kombinert for å generere den kalibrerte kildesignaturen for gruppen med seismiske kilder.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, hvor kombineringen av de kalibrerte kildesignaturene omfatter lineær overlagring av de kalibrerte kildesignaturene.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor frembringelsen av kalibreringsfunksjoner omfatter: å måle de fysiske parameterne for en aktivering av en gruppe seismiske kilder; å anvende de målte fysiske parameterne i en modell for derved å generere en modellert seismisk signatur for hver seismisk kilde; å måle kildesignaturer for en aktivering av gruppen med seismiske kilder for derved å generere en målt kildesignatur for hver seismisk kilde; å bestemme differanser mellom den modellerte kildesignaturen og den målte kildesignaturen for hver seismisk kilde; og å bestemme kalibreringsfunksjoner som korrigerer for differanser for hver seismisk kilde.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor trinnet med å måle kildesignaturer omfatter: å anbringe en seismisk mottaker i et nærfeltområde i forhold til kilden; og å måle en nærfeltkildesignatur for hver kilde.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, videre omfattende: å beregne notasjonskildesignaturer fra nærfeltkilde-signaturene.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor trinnet med å måle kildesignaturer videre omfatter: å omforme de målte kildesignaturene for å stemme overens med modellerte kildesignaturer når det gjelder form.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor trinnet med å bestemme differanser videre omfatter: å plukke ut kildesignaturtrekk som definerer en hovedtopp i kildesignaturene; og å sammenligne kildesignaturene ved de utplukkede kildesignaturtrekkene.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, hvor trinnet med å bestemme differanser videre omfatter: å plukke ut kildesignaturtrekk som definerer minst en bobletopp i kildesignaturene.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, hvor trinnet med å plukke ut kildesignaturtrekk omfatter: å plukke ut en maksimumsverdi for hovedtoppen og minst en bobletopp i kildesignaturene.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor trinnet med å plukke ut kildesignaturtrekk videre omfatter: å plukke ut et minimumspunkt mellom hovedtoppen og den minst ene bobletoppen i kildesignaturene.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, hvor trinnet med å plukke ut kildesignaturtrekk videre omfatter: å plukke ut nullgjennomganger i kildesignaturene.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, hvor trinnet med å plukke ut kildesignaturtrekk, omfatter: å plukke ut kildesignaturtrekket ved et sentrum for en full bredde ved halvt maksimums.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor kalibreringsfunksjonene korrigerer for fasedifferanser mellom de modellerte og målte kildesignaturene.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor kalibreringsfunksjonene korrigerer for amplitudedifferanser mellom de modellerte og de målte kildesignaturene.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor hver kalibrerings-funks jon omfatter: en fasekorreksjonsfunksjon for å korrigere fasedifferanser mellom de modellerte og de målte kildesignaturene; og en amplitudekorreksjonsfunksjon for å korrigere amplitudedifferanser mellom de modellerte og de målte kildesignaturene.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor trinnet med å måle de fysiske parameterne og anvende de målte fysiske parameterne inntreffer for hver aktivering av gruppen med seismiske sensorer.