專利名稱：用被動地震數據的烴探測的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及烴勘探，和更加具體地涉及推斷地下中烴的存在或者不存在。 特定地，本發(fā)明是使用由被動震源(passive seismic source)諸如地震活動產生的地震數據連同其他地球物理數據進行石油勘探的方法。
背景技術：
當前的烴地震勘探方法主要依靠主動震源(active seismic source)，即由測量操作者控制的源，以產生地震能量。從這類源記錄的地震信號用于形成反射體位置的圖像并且得出地下的物理性質。但是，當前的主動源(有源源，active source)地震采集技術在大約6-8Hz以下的低頻范圍內不能提供可靠且有用的數據。(由于環(huán)境和社會影響，對產生較低頻率所必需的更強力的爆炸是不可接受的地震測量活動。)該數據中缺失的較低頻率包含關于巖石性質中的本底趨勢的信息。另外，該信息對穩(wěn)定和操縱疊前地震反演得到正確的解和對得出地下中絕對的巖石性質是重要的。該技術難點(被稱為低頻缺失(low frequency lacuna))使高級(advanced)的基于梯度的地震數據進行反演/成像算法在傳統(tǒng)的地震數據處理方法眾所周知地失敗的問題數據區(qū)中無用。解決低頻缺失的當前實踐涉及估計地球模型的缺失譜的一些部分(通常在非常底部的0-2Hz的信息)，并且可以包括基于時差的速度分析(Liu，“An analytical approach to migration velocity analysis”，Geophysics 62，1238-1249 (1997))，或者反射層析方法(Foss，等人，"Depth—consistent reflection tomography using PP and PS seismic data”Geophysics 70，U51-U65 Q005))，或者由在2D或者3D地震反射數據中觀察的主要反射體的地震解釋構造地下模型。不幸地是，如果在疊前數據中不能找到滿意的成像速度， 那么該方法失敗。需要的是填補低頻缺失的數據來源，以及利用這種數據補充由在石油勘探和生產中非常有用的地震數據進行的預測和分析的方法。

發(fā)明內容
在一個實施方式中，本發(fā)明是使用被動源(無源源，passive-source)地震數據連同至少一種其他類型的地球物理數據在地下區(qū)域中進行烴探測的方法，包括(a)獲得地下區(qū)域的被動源地震測量數據，其中測量的接收器是通常位于所述地下區(qū)域之上并且被間隔開用于烴勘測的地震檢波器，所述地震檢波器適合全球的地震學地震探測，并且其中所述被動源地震數據包括至少一個事件，該事件在地震表中鑒定并且基于所述至少一種事件的震級和距離地下區(qū)域的距離，估計在地下區(qū)域具有在范圍0至8Hz的主頻；(b)獲得地下區(qū)域的至少一種其他類型的地球物理數據，選自主動源地震的、控制源電磁的、大地電磁的、磁的和重力；(c)通過同時使用至少一部分被動源地震數據和至少一種其他類型的地球物理數據，得出物理性質模型，該該模型給出在地下區(qū)域中的不同位置處的至少一種物理性質的值；和(d)使用物理性質模型預測地下區(qū)域的油氣遠景(烴潛能)。在地球物理數據處理領域中工作的人容易理解，對于本發(fā)明方法的實際應用，至少上述步驟(C)必須借助于根據下列的本發(fā)明描述編程的計算機即數據處理機進行。


通過參考下列詳細描述和附圖將更好地理解本發(fā)明，在附圖中圖1是圖解不同類型數據的頻率含量(frequency content)的示意圖；圖2是流程圖，其表示使用被動地震數據和其他地球物理數據得出用于烴勘探的地下巖石物理性質模型；圖3表示本發(fā)明的聯(lián)合反演實施的流程圖，其中被動地震數據的走時層析分析 (traveltime tomography analysis)與來自其他類型(一種或多種)的地球物理數據的信
息結合；圖4表示本發(fā)明的聯(lián)合反演實施的流程圖，其中通過互相關由被動地震數據產生的反射地震數據是地球物理數據的聯(lián)合反演的其他類型(一種或多種)；圖5是使用互相關技術由被動地震數據合成反射地震數據的方法的示意圖；圖6是表示聯(lián)合反演的問題陳列(problem layout)的示意圖；圖7是示意圖，其圖解如何使用梯度可以更新聯(lián)合反演計算網格(computational grid)；圖8表示合成的接收函數波形，其為針對插圖中所示的簡單速度模型從水平分量地震波曲線對垂直分量的地震波曲線去卷積的結果；圖9A-D表示接收函數波形上預期的典型地震震相的示意圖；圖10是表示本發(fā)明方法的一個實施方式中的基本步驟的流程圖；圖11是表示從美國西部生產現場處的區(qū)域和遠震事件計算的射線覆蓋的圖表；圖12是地震震級對由主頻表達的地震頻率含量的圖；圖13是相對于ID地球模型走時異常的圖示顯示；和圖14表示接收函數結果，其揭示在進入的P-波轉變?yōu)镾-波的淺地殼部分中的反射體。本發(fā)明將連同實例實施方式描述。但是，就下列描述是針對本發(fā)明具體的實施方式或者具體的用途而言，這旨在僅是為說明性的并且不理解為限制本發(fā)明的范圍。相反，其旨在包括落入所附權利要求限定的、包括在本發(fā)明的范圍內的所有可選方案、改進和等同物。實例實施方式詳述其他類型的地球物理數據幫助有限程度地填補主動源地震下的頻隙。圖1近似地表示各種類型的地球物理數據擬合入圖中的位置。實線曲線11表現主動地震數據。由曲線12表現控制源的電磁(“CSEM”)數據的近似有用的頻率范圍，并且曲線13表示重力和 NMO(正常時差)速度數據的頻率范圍。即使用這些已知數據類型在非常低的頻率進行補充，仍存在頻隙10。本發(fā)明使用被動源地震數據——主要是地震數據——填補該空隙，并且教導如何使用這些數據。被動地震數據具有填補該空隙的潛力，因為這類數據可以含有豐富的低頻信息。 包括所有量級的震顫、火山和擾動的地震和潮汐波是被動震源的實例，其可被定義為由自然源或者由在地震數據獲得程序中非有意應用的人造源產生的地震信號。人造擾動可作為噪音存在，因為不可能從期望的地震數據完全地排除偶然事件諸如來道路建筑混響。圖1 中的曲線14指出地震可以提供的近似頻率范圍。相對于空隙10，曲線14明顯有利地定位。 從圖1尤其明顯可見，被動源地震數據如何就頻率帶寬方面補充主動源地震數據。但是，結合地震數據與例如CSEM(或者大地電磁的或者重力)數據以產生深度偏移的優(yōu)良速度模型也可以是有利的，尤其在復雜的淺地質區(qū)域諸如地下玄武巖、基性鹽和褶皺以及逆沖斷層帶——在這里標準的速度評估方法不良好地起作用。因為震源不在所關注區(qū)域直接上方的地表處，所以被動地震數據由聲波穿過大地至地表探測器的傳送產生，而不是由為主動源地震測量基礎的所關注區(qū)域的直接上方和下方的分界面處地震波的反射產生。對本發(fā)明最關注的地震是可能在遠離關注區(qū)域(數百至數千千米遠)發(fā)生的大事件(通常大于震級3.0)。圖12表示地震頻率含量的計算對地震震級。地震越大，越趨于發(fā)出更多的低頻能量。而且，大地作為濾波器，這意味著地震發(fā)生距離越遠，高頻越強烈地衰減。因此，與更靠近記錄測站發(fā)生的相似或者更小震級的地震相比，在遠處發(fā)生的大的地震到達記錄測站具有更低的頻率含量，即更低的主頻。大于震級3. 0或者4. 0的地震可能包含本發(fā)明期望的頻率范圍內的能量，即在頻隙10內的能量，盡管應力降是最終決定發(fā)出能量的量的。應當指出，在本發(fā)明中提供低頻信息需要的地震不同于用于監(jiān)控氣和油生產的微震。微震是由于在極小的斷層上滑動并且因此具有10' s至100' s Hz的典型頻率含量，其可能有助于更好的結果但是不能幫助填補圖1中所指出的低頻空隙。因為擾動量級，地震比人操作的震源提供更低頻率振動，這增加低頻含量。例如， 震級1. 0的地震大約等于由大約70磅TNT爆炸釋放的能量(中等大小的建筑現場爆炸)， 這大于為地震測量目的引爆的大多數爆炸。震級2. 0的地震近似于1公噸TNT的爆炸，震級 4. 0的地震大約等于從1，000噸TNT爆炸釋放的能量(小的核爆炸)。其他實例包括1980 圣海倫斯火山(Mount St. Helens)噴發(fā)，其釋放相當于震級7. 8的地震的能量(或者剛好超過500兆噸TNT)，以及1883喀拉喀托火山噴發(fā)，其釋放相當于震級8. 5的地震的能量(或者大約56億噸TNT)?？梢詮拿绹刭|調查局(US Geologic Survey)獲得關于自然源的更多信息，例如在:http://hvo. wr. usrs. Rov/volcanowatch/2008/08 02 21. htmlo數十年來，全球地震學家已使用從自然發(fā)生的地震記錄的數據來大規(guī)模地成像地球內部。從這些數據提取信息的典型技術包括測量延遲走時和進行走時層析。見，例如，Dziewonski 禾口 Romanowicz，“Overview of Volume I :Seismology and Structure of the Earth”，Treatise of Geophysics Vol. 1，由 Elsevier 出片反(2007) ；Ritsema 禾口 van Heijst, "Seismic Imaging of Structural Heterogeneity in Earth' s Mantle Evidence for Large—Scale Mantle Flow”，Science Progress 83，243—259 (2000)；Dziewonski 禾口 Anderson, "Preliminary Reference Earth Model (PREM)，，，Phys. Earth Planet.Inter. 25,297-356 (1981) ；Romanowicz, "The 3D Structure of the Lower Mantle，，，Comptes Rendus Acad. Sciences 335,23-36 (2003) ；Montelli 等人’ "Finite-Frequency Tomography Reveals a Variety of Plumes in the Mantle，，, Science 303,338-343(2004)。其他技術涉及通過接收函數分析轉變的相(converted phase)，并且獲得間斷面結構和/或離散波場的估計值；見，例如，Langston, "Structure Under Mount Rainier, Washington, Inferred from Teleseismic Body Waves", J. Geophys. Res. 84, 4749-4762(1979)；禾口 Phinney "Structure of the Earth ' s Crust from Spectral Behaviour of Long-Period Body Waves，，，J. Geophys. Res. 69，2997—3017 (1964) 。 Shen · 人從地震取得被動地震數據并且使用接收函數以成像某一深度處的地球間斷面結構(例如，通過分析已經歷相轉變的地震波(即P至S轉變的相)，670Km間斷面或者410Km間斷面或者甚至殼幔(莫霍間斷面)(Shen 等人，"Mantle Discontinuity Structure Beneath the Southern East Pacific Rise from P_to_S Converted Phase，，，Science 280, 1232-1235(1998))?！?"Joint Inversion of Active and Passive Seismic Data in Central Java", Geophysical Journal International 170,923-932(2007)中，Wagner 等人描述在默拉皮火山周圍在10-20km間距的網格中布置120個地震檢波器的被動地震網絡。以水中的9個海洋底部地震檢波器補充該網絡。地震檢波器連續(xù)地記錄18至21周。另外，使用氣槍和光柱(streamers)在海上進行3-D主動地震實驗。聯(lián)合反演兩個數據集以獲得具有5km節(jié)點間距的速度模型。將來自三個主動地震反射輪廓(profile)的第一波至走時與292個局部地震的波至時間聯(lián)合反演以便于改進單獨地僅由被動數據獲得的速度模型。同樣見Buske 等人，“Active and Passive Seismic Imaging of the S an -An dr e a s -Fau 11 System”， European Geosciences Union Abstract (2007)。通過包括地震道(trace)互相關的技術或者干涉測量技術，該技術將傳送地震數據轉變?yōu)榉瓷涞卣饠祿?，被動地震數據已被用于烴勘探和儲層監(jiān)控以及表征；見，例如，Claerbout, "Synthesis of a Layered Medium From its Acoustic Transmission Response”，Geophys. 33,264(1968)； 禾口 Wapenaar "Retrieving the Elastodynamic Green' s Function of an Arbitrary Inhomogeneous Medium by Cross Correlation”， Phys. Rev. Lett. 93,254301(2004)。在近期的出版物中可以找到嘗試用被動地震數據成像地下進行烴勘探的努力，Artman，“Imaging Passive Seismic Data，，，Geophys.，71， no. 4，SI177-SI187(2006) ；Hohl 等人，“Passive Seismic Reflectivity Imaging with Ocean-Bottom Cable Data，，，SEG Extended Abstract，1560-1564(2006) ；Duncan 等人， "Passive Seismic Something Old, Something New,”，Search and Discovery, Article #40154(2005)；禾口 Dragonov 等人，"Migration Methods for Passive Seismic Data，，，SEG Technical Program Expanded Abstracts 23,1560-1564。但是，由于數據頻率含量和差的源以及接收器覆蓋的限制，被動地震數據沒有證明可用于烴勘探，這除了在具有微震的生產環(huán)境中的儲層監(jiān)控以及表征的區(qū)域中(S. A. Shapiro等人，Geophysics 70，F27-F33 ； S. Sarkar 等人，"Eight Years of Passive Seismic Monitoring at a Petroleum Field in Oman :A case study”，SEG Extended Abstract, (2008)) 如在此所用，術語微震(或者微地震或者微震顫)指的是在測量地震檢波器之下——即在測量目標區(qū)域內或者以下—— 發(fā)生的低震級、自然發(fā)生的地震事件(地震波)。這類事件太小以至于不能在地震目錄中或者相似的全球地震位置的表格中被鑒別。本段中列出的所有石油應用從非常局部的、微震活動或者局部的人工噪聲(鉆井、船、鉆機等等)獲得其被動地震數據。通過測量波至時間并且反演那些時間以確定地震位置來定位微震的地震。少數出版物已討論使用地震數據或者技術進行烴勘測，包括下文中總結的那些。 所有這些文件公開使用附近的微地震(不是遠震的地震)進行層析成象反演以獲得更好的 Vp和/或VpIVs模型。與此相比，本發(fā)明方法與至少一種其他地球物理數據類型(例如主動地震數據)聯(lián)合地(同時地)使用包括至少一個大震級事件的地震數據，以獲得更好的速度模型或者偏移圖像或者巖石性質的預測或者油氣遠景的估計。主動地震數據和這種被動地震數據組的聯(lián)合反演幫助減小困擾主動地震反演的頻隙或者頻率缺失。被動地震數據集與潛在的現場數據——諸如重力、磁的或者CSEM數據——的聯(lián)合反演將一起帶來不同巖石性質(例如，速度、電阻率、密度)的觀測，即使各種測量的頻率帶相似。在 Earthquake Seismology, Exploration Seismology, and Engineering Seismology :How Sweet it is-Listening to the Earth,SEG Annual Meeting(2007)中， Yilmaz描述了三種帶寬、三種深度寬度(cbpth-widths)和對每一個的案例研究1.測震學。具有上至IOHz的帶寬。案例研究描述地震折射測量，在16個位置記錄，挑選第一波至時間，并且通過反演那些走時估計P和S波速度結構(下至30m深度)。2.勘探地震學。具有上至100Hz的帶寬，但是低頻截止是大約4Hz。案例研究描述使用散點(噴丸，Shots)和接收器多通道大偏移量的2-D地震測量。3.工程地震學。具有上至1000Hz的帶寬。案例研究描述使用IOHz地震檢波器和爆炸源以獲得進行反射和折射處理的散點記錄。瑞利波反演被用于得出深度中的S-速度輪廓。在"Integrated Passive Seismic Acquisition and Methodology, Case Studies，，，Geophysical Prospecting 54,829-847(2006)中，Martakis 等人描述使用自然的微震作為震源。通常認為微震Mw <0。(以對數尺度表達地震震級，并且因此非常小的地震具有負的震級)。烴勘探案例研究描述覆蓋3000km2面積的40個測站，其記錄持續(xù) 10個月(即，至少IOkm的測站間距)。記錄總共900個地震，其中一半G50個)用于層析成象反演，因為那450個事件⑴位于地震網絡內，和(2)具有至少20個P-和S-波波至， 以及C3)具有小于Ikm的估計位置誤差。反演網格是2km乘4km。第二案例研究涉及記錄震級在-0. 5和3. 0之間的200個微地震、定位震源、以及通過層析成象反演確定速度結構。 在該實例中，測站間距是500m。作者建議被動地震數據可被用作(1)勘測工具以便于使3D 傳統(tǒng)的地震測量的成本最優(yōu)化，和( 作為通過使用由被動地震數據得出的速度模型重新解釋2D區(qū)域的地震數據或者重新處理2D地震數據的補充方法。在"Local High-Resolution Passive Seismic Tomography and Kohonen Neural Networks-Application at the Rio-Antirio Strait, Central Greece，，，Geophysics 72, B93-B106(2007)中，Tselentis等人描述以500m間距的70個測站的微震網絡，其記錄220 個局部微地震事件。這些事件用于確定ID速度模型。模型然后用作3D P-和S-速度地殼結構的非線性反演的最初模型，這樣重新定位地震并且同時以迭代形式求解速度結構。重新得到的Vp和Vp/Vs圖像用作至中樞網絡以鑒定區(qū)域中的顯著巖性的輸入。在"Application Seismic Interferometry to Natural Earthquakes Measured by Small-Scale Array", SEG Annual Meeting(2007)中，iTorii 等人描述使用具有被動地震數據(微地震)的干涉測量方法以成像地下。其技術類似于由Artman(0p. cit.)或者 Schragge 等人描述的，"Teleseismic Shot-Profile Migration，，，Geophysics 71, SI221-SI229 (2006))，但是具體地討論使用微地震。在PCT專利申請公開W02008/087505(“TimeReverse Reservoir Localization，，) 中，Saenger等人公開獲得(采集)被動地震數據，反演該數據或者以其他方式“時間反轉 (time reversing)”該數據，以從輸出顯示中的高振幅區(qū)域確定地下烴儲層的位置。但是， Menger依靠當在一些特殊的頻率下機械地施加壓力時，烴儲層具有的作為低頻波的諧振器的性質。Saenger不使用具體的地震事件，并且事實上其將地震看作應當被除去的噪聲， 因此可以觀察由烴儲層發(fā)出的信號。通過處理數據以確定諧振器的位置，Saenger等人因此假設其已定位烴儲層。一幅附圖(8C)——其表示被應用于實際現場數據的發(fā)明，解釋起來有些困難，可能是因為其是彩色顯示的黑白復制品。出版物簡要地提及由于例如“人工和工業(yè)噪聲”產生的地震信號可能產生了不必要的噪聲，其可通過數據處理技術去除。在"The Leap to Passive Seismic Imaging, Is It Time ？”，SEG Annual Meeting(2004)中，Kapotas等人描述層析成象反演的目標是(1) 3D Vp (結構的)和⑵ Vp/Vs(巖性的)信息，這通過反演來自自然微地震的P和S-波走時獲得。論文得出結論， 通過建議聚焦機理(描述地震斷裂)、應力張量和矩張量(描述能量如何釋放)、和來自被動數據的體積b-值可以使我們更好理解裂縫分布和生產區(qū)域特征。在本發(fā)明的一些實施方式中，本發(fā)明是使用被動源地震數據連同至少一種其他地球物理數據類型進行烴勘探的方法。必須以密集的測量設計即適合于烴勘探的接收器間距獲得被動數據。烴勘探的接收器間距典型地小于lkm，優(yōu)選地小于250m。改進測震學界內開發(fā)的技術以探索小于這種大規(guī)模的目標如地殼的目標。在本發(fā)明的另一方面中，通過聯(lián)合地一起使用被動地震數據與至少一種其他類型的非地震地球物理數據諸如主動源地震反射數據、控制源電磁的(CSEM)、大地電磁的(MT)、磁的和重力或者重力梯度數據，本發(fā)明得出地球巖石性質模型(一個或多個)。本發(fā)明提供填充困擾當前可用的主動源地震技術的低頻空隙或者缺失(O和約5至8Hz之間)，并且改進多重地球物理數據的聯(lián)合反演的方法。遠震地震數據已被用于成像大規(guī)模、地球深處的速度結構，但是不用于成像局部 (烴勘探)規(guī)模上的地下結構。通常認為地震數據——尤其是遠震事件，不適合用于烴應用中的成像，因為其源不可以被控制(即，不在工作人員可能希望的地點或者時間發(fā)生)并且因為在探測器這種射線的波至角是幾乎垂直的，使得走向一個接收器的射線與走向另一接收器的射線交叉發(fā)生的點很深。射線交叉的地方是工作人員可以預期分辨(resolve)結構并且因此具有可接受的層析成像的分辨率的地方。相關的異議是對于這種低頻，菲涅耳區(qū)半徑如此大并且因此分辨率如此差，以至于成像是不成功的。本發(fā)明人計算在美國西部的生產現場處六個月期間的交叉射線的分布，在該處可靠地知曉地下的速度模型。圖11表示對于在2007年1月1日至10月1日的時間期間發(fā)生的已知的遠震加區(qū)域性事件，在250m 的接收器間距的那個現場可預期的射線覆蓋。以黑色表示遠震射線和以灰色表示區(qū)域性事件。圖11表示與傳統(tǒng)的信念相反，地震數據具有希望用于成像石油勘探規(guī)模上的地下結構，因為其不像如已假設的幾乎垂直地傳播，并且比已假設的具有更好的覆蓋，尤其是如果經過延長的時期收集這些數據，例如，六個月。發(fā)明人在美國西部中的生產現場上，在大約6個月的時間使用一批地震檢波器 (大約250m間距)并且以每秒100個樣品的速度連續(xù)地記錄地震數據。這些數據的初步分析發(fā)現實際可以進行相對的走時測量(圖13)，和測量的相對延遲(或者提前)可能與淺的速度結構相關。在圖中，131指出相對于ID地球模型晚的走時，和132指出早的走時。 對這些數據的一些進行接收函數分析。經過該分析，淺的反射體諸如Ikm厚的碳酸鹽外殼的基層(被認為是該區(qū)域中的山基)以及通過主動反射方法推斷的主要的沖斷層是可探測的，如圖14中所示，其中在進入的P-波轉變?yōu)镾-波的淺地殼部分中反射體是可辨別的。在 P-波之后大約0. 8s到達的轉變的相表現碎屑沉積物和花崗巖基底之間的邊界。也可見與該區(qū)域中繪制的沖斷層一致的傾斜反射體(dipping reflector)。由于專利限制，圖13和 14 二者是彩色圖畫或者數據顯示的黑白復制品。該工作表明地震數據能夠改進用于偏移地震數據并且因此也用于多重地球物理數據的聯(lián)合反演的速度模型。在本發(fā)明的一些實施方式中，第一步驟(圖2的流程圖中的步驟21)包括為烴勘探具體設計的被動地震測量。該設計優(yōu)選地包括比在測震學工作中典型使用的(通常是數十千米)小得多(例如，< 1千米)的測站間距。較小的間距和在長時間期間內的連續(xù)的或者觸發(fā)式的記錄(步驟2 意欲允許淺目標的分辨(resolution)。本發(fā)明方法可以充分利用該數據集，包括所有距離(局部的、區(qū)域性的、遠震的)、所有源(自然發(fā)生的或者并非有目的應用的人造源)和波(體波和表面波)類型、和所有震級(包括微震規(guī)模)的地震。在測震學工作中使用的標準技術然后可以被應用(步驟23)于諸如但不限于層析成象方法、接收函數、或者干涉測量技術，在有必要的話對其進行改進以瞄準適合于烴勘探的較小規(guī)模。在進行本發(fā)明方法的步驟22中在一段時間諸如幾個月直到幾年內進行連續(xù)記錄是優(yōu)選的，以便于收集足夠數量的“源”。典型地，記錄通過測量地震儀可探測的所有事件， 從微震(在接收器的周圍區(qū)域中的非常小的地震)至數千千米之外的較大的地震。在地震報告中有“模糊”的分類，其中通過其源-接收器距離對地震分類局部(記錄位置的附近內)、區(qū)域性的(源和接收器之間的距離上至3000km)、和遠震(30-90度距離)。在后面的情況中，地震射線穿過地幔。表1表示由USGS出版的信息，該信息展示地震的發(fā)生的頻率 (http://neic. usgs. gov/neis/eqlists/eqstats. html)。表 權利要求
1.一種用于地下區(qū)域中的烴探測的方法，其使用被動源地震數據連同至少一種其他類型的地球物理數據，包括(a)獲得所述地下區(qū)域的被動源地震測量數據，其中測量的接收器是通常位于所述地下區(qū)域上并且被間隔開用于烴勘測的地震檢波器，所述地震檢波器適合于全球地震學地震探測，并且其中所述被動源地震數據包括至少一個事件，其在地震表中被鑒定并且基于所述至少一個事件的震級和距離所述地下區(qū)域的距離，估計其在所述地下區(qū)域具有在范圍0 至8Hz的主頻；(b)獲得所述地下區(qū)域的至少一種其他類型的地球物理數據，其選自主動源地震、控制源電磁的、大地電磁的、磁的和重力；(c)通過同時使用至少部分所述被動源地震數據和所述至少一種其他類型的地球物理數據，得出物理性質模型，所述物理性質模型給出在所述地下區(qū)域中的不同位置處的至少一種物理性質的值；和(d)使用所述物理性質模型預測所述地下區(qū)域的油氣遠景。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述地震檢波器具有覆蓋至少l-6Hz的頻率帶寬。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述被動源地震測量數據包括來自至少一個區(qū)域性地震的數據或者來自至少一個局部地震的數據，其中區(qū)域性指其震源在距離所關注的所述地下區(qū)域的10度至30度的范圍內的地震，和局部指其震源在距離所關注的所述地下區(qū)域的1度至10度的范圍內的地震。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述被動源地震測量數據包括來自至少一個遠震地震的數據，其中遠震指其震源距離所關注的所述地下區(qū)域大于30度的地震。
5.根據權利要求1所述的方法，其中“被間隔開用于烴勘測”意味著小于大約1千米的接收器間距。
6.根據權利要求1所述的方法，還包括鑒定所述被動源地震數據中的一個或者更多時間片段，被稱為“時窗化事件”，并且將每一個與地震目錄中所列出的地震或者其他來源的地震信息相關聯(lián)，并且從所述目錄或者其他信息來源獲得這種地震的源位置信息；和包括所述一個或者更多時窗化事件和步驟(c)中的至少部分所述被動源地震數據中的關聯(lián)的源位置。
7.根據權利要求1所述的方法，其中物理性質模型是選自多孔性、巖性、孔流體類型、 烴體積分數、P-波速度、S-波速度、密度和聲學阻抗的至少一種地下物理性質的模型；其中巖性包括選自頁巖體積分數Vsh、鹽體積分數V.玄武巖體積分數VirffiP石灰?guī)r體積分數V 石灰?guī)r和白云石體積分數V 的至少一個參數。
8.根據權利要求1所述的方法，其中同時地使用所述被動源地震測量數據和所述至少一種其他類型的地球物理數據以得出物理性質模型包括同時地聯(lián)合地向前建模所述被動源地震測量數據和所述至少一種其他類型的地球物理數據，然后手工地更新所述模型，然后迭代以優(yōu)化所述地下區(qū)域的所述物理性質模型。
9.根據權利要求1所述的方法，其中同時地使用至少部分的所述被動源地震測量數據和所述至少一種其他類型的地球物理數據以得出物理性質模型包括聯(lián)合地自動反演所述至少部分的所述被動源地震測量數據和所述至少一種其他類型的地球物理數據以獲得所述地下區(qū)域的所述物理性質模型。
10.根據權利要求9所述的方法，其中使用非線性的、多目標、約束的或者未約束的梯度技術、或者涉及梯度的混合技術或者無導數方法進行自動聯(lián)合反演。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述聯(lián)合反演是或者可以被表示為約束的或者未約束的多目標問題，其中待被最小化的向量或者多目標誤差泛函可被表示為Ψ 總=[V1On) ψ20 )... ψη0 )]τ (1)其中在上述泛函中的每一項是或者可以使用矩陣方程表示為ψ=\{D(dobs - dpred)j [D{dobs 一 dpred)}+ jA{fTm}r {Wm} (2)其中m是模型向量，dobs是被反演的測量數據，dpred是使用所述模型預測的相應的數據值，D是對所述測量數據加權的加權矩陣，W是減小三維中的模型曲率或者擾動尺寸的糙化或者阻尼矩陣，和λ是相對于數據誤差平衡所述模型的平滑或者粗糙的換算參數，所述數據誤差是d°bs和dpred之間的差。
12.根據權利要求9所述的方法，其中所述至少一種其他類型的地球物理數據選自控制源電磁的、大地電磁的、磁的和重力，并且其中下面的巖石物理關系用于使密度性質與電學性質或者彈性性質或者二者相關聯(lián)，因此實現聯(lián)合地進行所述反演。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述下面的巖石物理關系是使巖石性質彼此相關的經驗或者基于模型的方程。
14.根據權利要求11所述的方法，其中與用于向前建模相比，巖石物理模型的參數即向量m的分量在更精密標度計算的網格上表達，以獲得預測的數據值，并且從向前建模網格向下?lián)Q算所述數據誤差返回至所述巖石性質微網格。
15.根據權利要求11所述的方法，其中所述數據誤差包含作為觀察的接收函數和預測的接收函數之間的減法差的失配，其從至少一個測量地震檢波器的所述被動源地震測量數據計算。
16.根據權利要求15所述的方法，其中計算接收函數和使用所述接收函數確定一個或者更多個地下反射體的所述數據誤差失配包括(i)旋轉來自垂直的和水平坐標系統(tǒng)的多組元地震數據，在該系統(tǒng)中將數據記錄入徑向域和橫向域，其中徑向分量指向所述被動地震數據的來源和橫向分量與其垂直；( )根據運動的垂直分量對所述徑向分量去卷積；(iii)使用去卷積的分量并且鑒定所述地下區(qū)域中的一個或者更多個反射體，在所述地下區(qū)域P-波能量已轉變?yōu)镾-波能量及其倍數或者倒數；(iv)確定鑒定的反射體的差別波至時間；和(ν)計算預測的接收函數和觀察的函數之間的差。
17.根據權利要求9所述的方法，其中(d)包括根據所述被動源地震測量數據和所述至少一種其他類型的地球物理數據的所述聯(lián)合反演獲得地下地震波傳播速度，和使用所述速度用于從所述地下區(qū)域獲得的主動源地震反射數據的深度偏移。
18.根據權利要求11所述的方法，其中所述數據誤差包括通過測量走時延遲和計算在選擇的地震檢波器處選擇的地震的波至相的測量的走時延遲和預測的走時延遲之間的數學減法差，從所述被動源地震測量數據計算的失配。
19.根據權利要求11所述的方法，其中所述數據誤差包括通過測量至少兩個測量地震檢波器之間的離差以及計算測量的離差和預測的離差之間的數學差，從所述被動源地震測量數據計算的失配。
20.根據權利要求11所述的方法，其中所述數據誤差包括通過計算觀察的干涉測量的計算和預測的干涉測量的計算之間的所述數學減法差，從至少一個測量地震檢波器的所述被動源地震測量數據計算的失配。
21.根據權利要求11所述的方法，其中所述數據誤差包括通過計算在至少一個測量地震檢波器記錄的部分的或者全部波形和預測的、合成的部分或者全部波形之間的所述數學減法差，從至少一個測量地震檢波器的所述被動源地震測量數據計算的失配。
22.一種用于地下區(qū)域中的烴探測的方法，其使用被動源地震數據，包括(a)獲得所述地下區(qū)域的被動源地震測量數據，其中測量的接收器是通常位于所述地下區(qū)域上并且被間隔開用于烴勘測的地震檢波器，所述地震檢波器適合于全球地震學地震探測；(b)從表格或者其他的地震信息來源確定在所述地震檢波器數據中可被鑒定的一個或者更多個地震，并且從所述表格或者其他來源取得這種地震的源位置信息，并且其中所述一個或者更多個地震包括在地震表中鑒定的、震級足以包含0至8Hz范圍內的主頻的至少一個事件；(c)從對應于每一個所述鑒定的地震的記錄的所述地震檢波器數據重新得到時間片段；(d)反演地震檢波器數據和地震源位置信息的片段以推斷物理性質模型，所述物理性質模型給出在所述地下區(qū)域中的不同位置處的至少一種物理性質的值；和(e)使用所述物理性質模型預測所述地下區(qū)域的油氣遠景。
23.—種從地下區(qū)域開采烴的方法，包括(a)獲得所述地下區(qū)域的被動源地震測量數據，其中測量的接收器是通常位于所述地下區(qū)域上并且被間隔開用于烴勘測的地震檢波器，所述地震檢波器適合于全球地震學地震探測；(b)從表格或者其他的地震信息來源確定在所述地震檢波器數據中可被鑒定的一個或者更多個地震，并且從所述表格或者其他來源取得這種地震的源位置信息，并且其中所述一個或者更多個地震包括在地震表中鑒定的、震級足夠包含0至8Hz范圍內的主頻的至少一個事件；(c)從對應于每一個所述鑒定的地震的記錄的所述地震檢波器數據重新得到時間片段；(d)獲得所述地下區(qū)域的至少一個其他類型的地球物理數據，其選自主動源地震、控制源電磁的、大地電磁的、磁的和重力；(e)通過同時使用地震檢波器數據和地震源位置信息的片段和所述至少一個其他類型的地球物理數據，得出物理性質模型，所述物理性質模型給出在所述地下區(qū)域中的不同位置處的至少一種物理性質的值；(f)使用所述物理性質模型預測所述地下區(qū)域的油氣遠景；和(g)響應積極的預測，鉆井進入所述地下區(qū)域并且開采烴。
24.一種用于地下區(qū)域中的烴探測的方法，其使用震源地震數據連同主動源地震數據，包括(a)獲得所述地下區(qū)域的震源地震測量數據，其中測量的接收器是通常位于所述地下區(qū)域上并且被間隔開用于烴勘測的地震檢波器，所述地震檢波器適合于全球地震學地震探測，并且其中所述震源地震數據包括在地震表中鑒定的、震級足夠包含0至8Hz范圍內的主頻的至少一個事件；(b)獲得所述地下區(qū)域的主動源地震測量數據；(c)聯(lián)合反演所述震源地震測量數據和所述主動源地震測量數據以得出所述地下區(qū)域的速度模型；和(d)使用所述速度模型預測所述地下區(qū)域的油氣遠景。
全文摘要
使用來自地震的地震數據以解決傳統(tǒng)的烴勘探方法中的低頻缺失問題的方法。在目標地下區(qū)域上以適合于烴勘探的間距的陣列放置具有下至大約1Hz的頻率響應的地震檢波器(21)。在長的(數周或者數月)時間段內收集數據(22)。用來自地震目錄的已知事件(43)鑒定數據片段(44)。使用技術諸如走時延遲測量(307)或者接收函數計算(46)分析那些數據片段，并且然后與從目標區(qū)域獲得的一種或更多種其他類型的地球物理數據結合，使用本方法一些實施方式中的聯(lián)合反演(308-310)，以推斷表示其油氣遠景或缺乏的地下的物理特征(26)。
文檔編號G01V1/00GK102272631SQ200980154238
公開日2011年12月7日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權日2009年1月9日
發(fā)明者A·A·穆勒, C·京, E-M·倫夫胡博, J·J·卡拉左尼, R·L·塞爾則, T·A·迪肯斯 申請人:?？松梨谏嫌窝芯抗?br>