[发明专利]使用多能级传感器阵列的无源地震数据获取和处理

说明书

技术领域

本发明一般地涉及无源地震勘测领域。更具体地，本发明涉及用于部署传感器并获取无源地震数据以减少噪声并增强识别微震事件的能力的方法。

背景技术

无源地震发射断层成像是其中在地球表面上（或在海上勘测中的水底上）以所选图案部署地震传感器阵列并在传感器处检测源自于在地球的地下层发生的各种地震事件（“微震事件”）的地震能量的过程。特别地，使用处理由传感器所检测的信号来确定发生各种地震事件处的地球的地下层中的位置。

用于无源地震发射断层成像的应用包括例如确定由沿着地质断层（岩层或地层中的中断）的移动、地下储层中的流体的移动而引起的微震的起始点以及监视被注入到地下储层中以增加通过产生碳氢化合物的地下地球地层所钻的井眼（“压裂”）的有效井眼半径的支撑剂填充流体的移动。称为“压裂监视”的后一种应用意图使得井眼操作员能够相对于时间确定支撑剂填充流体通过特定地下地球地层的方向和速度。

用于上述类型的解释的无源地震发射断层成像包括从在每个地震传感器处检测的信号内确定所谓的地震引发事件，并且针对在地震传感器处所检测的每个事件，确定地震事件的起源的空间位置和时间。

在用于与储层和/或压裂监视有关的无源地震发射断层成像的应用中，通常，接近于地球的表面发生显著的噪声源。用于减少此类噪声的一个技术是将每个传感器放置在通过沉积物和岩石的近地面层所钻的井眼中。通过将传感器放置在井眼中，通常在约100米的深度处，能够减少所检测地震信号中的地面发生的噪声。即使使用此类技术，仍需要改进的地面发生降噪以使得能够检测小振幅微震事件。一般地，地面噪声随着传感器的深度而减少，并且信号随着传感器更接近于事件而增加，导致增加的信噪比。因此，此类监视传感器的最常见安装是尽可能深地向每个井眼中部署一个地震检波器。即使在此类更大的深度处，仍需要无源地震感测阵列中的改善的降噪。

发明内容

一种根据本发明的一方面的用于无源地震勘测的方法包括在设置在要评估的一定体积的地下地层之上的多个空间分布井眼中部署地震传感器。每个井眼中的传感器形成一行传感器。每个传感器响应于地震振幅而生成光或电信号。来自每个传感器的地震信号被记录达所选时间段。地震传感器记录的响应被射束导向至地下层中的所选点和所选体积中的至少一个。在射束导向响应中识别至少一个微震事件。

根据本发明的另一方面的计算机可读介质包括存储在其上面的计算机程序。该程序具有可操作用于促使可编程计算机执行包括以下各项的步骤的逻辑。计算机接受由地震传感器所检测的电或光信号的记录作为输入，所述地震传感器被设置在要评估的一定体积的地下地层之上的多个空间分布井眼中。每个井眼中的传感器形成一行传感器。地震传感器记录的响应是被导向至地下层中的所选点和所选体积中的至少一个的射束。在射束导向响应中识别至少一个微震事件。

通过以下说明和所附权利要求，本发明的其它方面和优点将是显而易见的。

附图说明

图1是根据本发明的传感器阵列中的一行传感器的剖视图。

图2是每个在其中具有如图1所示的地震传感器的多个井眼的平面图。

图3示出根据本发明的可编程计算机和包括用于执行方法的计算机程序的计算机可读介质。

具体实施方式

图1示出根据本发明的传感器的二维阵列中的一行传感器的剖视图。多个井眼10被钻至在地球表面以下的所选深度。在实践中，该深度通常为约100米，虽然可以使用不同的深度。例如，在存在非常高的能级的地面发生噪声的情况下，可以将井眼钻得更深。在某些示例中，可以使用现有井眼，例如不再被用来产生或注入流体的井眼。

在本示例中可以将基本上垂直布置的地震传感器阵列12放置到每个井眼中。例如，传感器12可以是单分量或多分量（三个灵敏轴）地震检波器。可以通过将传感器12悬挂在电缆16上并然后填充井眼10来将传感器12插入。在一个示例中，相邻传感器之间的间距为约17米。所示的示例在每个垂直阵列中使用四个传感器12，但是每个阵列中的传感器的准确数目不是对本发明的范围的限制。通常，可以将每个阵列中的相应传感器12、亦即最低传感器、次最低等传感器的深度放置在基本上相同的深度处。在其它实施例中，可以将处于倾斜角的浅井眼钻至例如约100米的实际垂直深度。倾斜角可以是包括能级的任何角度。