[发明专利]使用被动地震信号表征一个区域的下方地层的方法以及相应的系统

说明书

本发明提供一种表征一个区域的地表下面的方法，所述方法包括以下步骤：‑准备(E01)多个频谱，所述频谱示出在所述区域的地表附近的所述区域的至少一点处获得的被动地震信号的频谱密度，其中在该点处对被动地震信号进行记录，每一个频谱是从表示移动的信号准备的；‑对于出现在每一个频谱中的每一个频谱确定(E02)至少一个频谱属性，从而获得与各条记录并且与各个频率相关联的频谱属性的集合；‑把所述属性集合组织(E03)在矩阵中，其中每一行与一条记录相关联；以及‑对所述矩阵应用(E04)主成分分析方法以便确定主成分，从而推断出所述地表下面的特性。

技术领域

本发明涉及表征一个区域的地表下面的一般领域，这特别是通过研究被动地震信号(passive seismic signal)，并且特别是通过研究低频被动地震信号。

背景技术

低频被动地震信号是在0.1赫兹(Hz)到10Hz或者实际上是0.1Hz到4Hz或5Hz范围内的频率处自然出现的代表地层移动的信号。在这些频率范围内，地层的移动可以与产生在海平面上方的陆地内部传播的波的海洋中的波的移动相关联。高于1Hz的频率处的波还可以由人类活动(道路、工业)生成。

应当理解的是，在本文中使用的术语“被动”意味着并未由用户或者由用户控制的工具生成地震信号。

还应当观察到，前面所提到的频率范围不同于高频地震信号所涉及的频率范围，其中高频地震信号可以处在10Hz到150Hz的范围内，并且特别与观测诱发地震有关。

文献“Phenomenology of tremor-like signals observed over hydrocarbonreservoirs(在油气储层上观测到的类震动信号的现象学)”(S.Dangel等人，Journal ofVolcanology and Geothermal Research)描述了在包含油气(因此包含多个流体或者相同流体的多个相)的地下储层上方将观测到处在信号频谱中的1.5Hz到4Hz范围内的频率峰值。其结果是，观测到这样的信号使得有可能确定在一个区域内的地表下面是否存在多个流体或者单一流体的多个相。

在这样的情况下，通过研究低频被动地震信号，有可能跟踪被用于储存油气(例如天然气)或蒸汽或各种类型的气体(例如CO2、H2)的储层中的变化，或者实际上有可能在地热田中实施勘探油气或者包含水和蒸汽的蓄水层的操作。

在现有技术中，以下文献是已知的：

文献US 2008/0021656描述了一种处理地震数据的方法，其中采集被动地震信号，获得这些信号的频谱，计算频谱的垂直分量与频谱的水平分量之间的比值，并且对所述比值进行积分。为了实施在该文献中描述的方法，必须选择将在其中实施处理的频率范围。该解决方案不够灵活，并且利用该方法获得的结果也不够准确。

文献WO 2010/080366公开了一种通过使用被动地震数据与某种其他类型(例如主动地震数据)的地球物理数据相组合来检测油气的方法。

文献WO 2009/027822提出一种确定油气储层的位置的方法，其中获得地震数据，从信号获得频谱，并且确定这些频谱的极大值以便获得地图。

文献EP 2 030 046也描述了一种其中对频谱的幅度之间的比值进行研究的方法。该文献还描述了对频谱进行平滑。

文献EP 1 960 812和文献EP 2 030 046描述了这样的方法，其中获得地震数据，从地震数据获得频谱，并且对频谱进行平滑。

文献WO 2009/081210描述了这样一种方法，其中确定通过测量地表下方的移动而获得的频谱的一个频带内的能量。

文献US 2014/0254319描述了采集被动地震信号。该文献提出对于0到5Hz范围内的频率使用低通滤波器，因为正是在这些频率处基于被动地震信号观测到现象。在该文献中，信号被变换到频率-波数域。