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Dokumentenidentifikation DE60108226T2 12.01.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001257850
Titel VERARBEITUNG VON SEISMISCHEN DATEN
Anmelder Shell Internationale Research Maatschappij B.V., Den Haag, NL
Erfinder DALLEY, Mapes, Richard, Dunkeld PH8 0AY, GB;
FEHMERS, Christiaan, Gijsbert, NL-2288 GD Rijswijk, NL;
HÖCKER, Friedrich, Christian, NL-2288 GD Rijswijk, NL;
BOUTS, Eric, NL-2288 GD Rijswijk, NL
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 60108226
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 23.02.2001
EP-Aktenzeichen 019293620
WO-Anmeldetag 23.02.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/EP01/02154
WO-Veröffentlichungsnummer 0001063323
WO-Veröffentlichungsdatum 30.08.2001
EP-Offenlegungsdatum 20.11.2002
EP date of grant 05.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse G01V 1/28(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse G01V 1/30(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung seismischer Daten, um ein verarbeitetes seismisches Datenvolumen zu erhalten. Die seismischen Daten betreffen eine Größe, z.B. die Größe der seismischen Amplitude, welche Voxeln des seismischen Datenvolumens zugeordnet ist, die das vorgegebene Volumen der Erde darstellen. Ein Voxel ist ein kleines Volumenelement, das dreidimensionale Äquivalent eines Pixels. Die seismischen Daten sind dem Mittelpunkt des Voxels zugeordnet.

Das Volumen der Erde ist ein Block mit einem Achsenkreuz x, y und z, wobei x und y die Koordinatenachsen in horizontaler Ebene und z die Koordinatenachse in der vertikalen Richtung sind, wobei z mit zunehmender Tiefe positiv ist. Das seismische Datenvolumen ist ein Block mit den gleichen Koordinatenachsen x und y in einer horizontalen Ebene wie das Volumen der Erde. Da jedoch die seismische Amplitude als Funktion der Zeit aufgenommen wird, welche auf die Tiefe bezogen sein kann, falls die seismischen Geschwindigkeiten der Schichten bekannt sind, in der sich die seismische Energie ausbreitet, ist die vertikale Koordinatenachse entweder die Zeit t oder die Tiefe z. In der Beschreibung und in den Ansprüchen werden wir uns lediglich auf z beziehen, falls nicht anders angegeben.

Es wird auf die Internationale Patentanmeldung mit der Veröffentlichung Nr. 99 64 896 verwiesen. Diese Veröffentlichung offenbart ein Verfahren zur Identifizierung eines unterirdischen geologischen Merkmals mit aus einem unterirdischen Bereich erhaltenen seismischen Daten, umfassend das Teilen des unterirdischen Bereiches in einzelne Zellen, wobei jede Zelle eine verschiedene Zone im unterirdischem Bereich darstellt; das Zuordnen der Zellen zu Teilen der seismischen Daten, welche die durch die Zellen dargestellten unterirdischen Bereiche abbilden; das Bestimmen eines Strukturmerkmales für eine Vielzahl von Zellen mit den seismischen Daten; und das Zusammengruppieren nahegelegener Zellen, basierend auf dem Strukturmerkmal, um das geologische Merkmal zu identifizieren. Die strukturelle Charakteristik kann den lokalen seismischen Reflektorwinkel und die Azimuth-Werte aufweisen.

Weiters wird auf die US-Patentbeschreibung Nr. 5 930 730 verwiesen. Diese Veröffentlichung beschreibt ein Verfahren zur Erstellung einer zweidimensionalen Abbildung von unterirdischen Merkmalen, umfassend den Zugriff auf dreidimensionale seismische Daten mit einem vorgegebenen Volumen der Erde; das Teilen des Volumens in eine Reihe von relativ kleinen dreidimensionalen Zellen, wobei jede Zelle zumindest fünf in ihr angeordnete, seitlich getrennte und im allgemeinen vertikale seismische Spuren aufweist; das Bestimmen der Ähnlichkeit der Spuren bezüglich zweier vorgegebener Richtungen für jede Zelle; und die Aufnahme der Ähnlichkeit der Zellen in ein Formular zur Darstellung als zweidimensionale Abbildung der unterirdischen Merkmale.

Für den Zweck der vorliegenden Erfindung ist es irrelevant, ob die seismische Energie im Untergrund mittels seismischer Aktivität erzeugt wird oder ob die seismische Energie künstlich geschaffen und von einem unterirdischen Reflektor reflektiert wird, welcher eine Zwischenschicht zwischen den beiden unterirdischen Schichten ist. In der Beschreibung werden wir uns auf die künstlich geschaffene seismische Energie beziehen.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist auf einen beliebigen seismischen zweidimensionalen Datenbereich oder ein drei- oder vierdimensionales Volumen anwendbar, in welchem seismische Reflexionen als teilweise räumlich kohärente oder kontinuierliche Wellenformen von Bedeutung erscheinen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist auf jeweils Pre-stack und Post-stack seismische Daten anwendbar, wie beispielsweise Bilderfassungen, Empfängererfassungen usw. und auf seismische Bilder beliebiger Fassungen, welche sowohl in der Zeit als auch in der Tiefe angegeben werden.

Die seismischen Daten des Volumens können als seismische Bilder auf verschiedene Weise dargestellt werden. Z.B. können sie in einem vertikalen Schnitt dargestellt werden, wobei die t-Achse (oder die z-Achse) in der Zeichenebene, oder in einem horizontalen Schnitt liegt, wobei die Zeichenebene parallel zur x-y-Ebene liegt. Der horizontale Schnitt kann ein Zeit- oder ein Tiefenschnitt sein, wenn die Zeiten in Tiefen umgewandelt werden. Alternativ kann das seismische Datenvolumen auf einem Bildschirm dargestellt werden, wobei verfügbare Computerprogramme den Anwendern die Analyse der Einzelheiten des seismischen Datenvolumens ermöglichen.

Seismische Bilder spielen eine wichtige Rolle in der Untersuchung von unterirdischen Formationen, insbesondere unterirdischer Formationen, welche Kohlenwasserstoffe enthalten. Insbesondere im letzten Bereich ist es von großer Bedeutung, die Struktur- und Schichtenmerkmale identifizieren zu können, um Fehler zu erkennen, welche Unterbrechungen in den Reflektoren sind.

Deswegen besteht ein großes Interesse an Techniken, welche die Rauschverminderung und Fehlervermeidung erlauben, insbesondere gibt es ein großes Interesse an Techniken, welche die Berücksichtigung der Merkmale unterirdischer Reflektoren erlauben.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das (inkohärente) Rauschen des seismischen Bildes zu unterdrücken, ohne die strukturelle Information des Bildes zu beeinflußen. Die strukturelle Information ist in den Reflektoren und in den Fehlern enthalten.

Zu diesem Zweck umfaßt das Verfahren zur Verarbeitung seismischer Daten, um ein verarbeitetes seismisches Datenvolumen gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten, folgende Schritte:

  • (a) Erhalten der seismischen Daten, welche das vorgegebene Volumen der Erde abdecken, wobei die seismischen Daten aus einer zu einem Voxel eines seismischen Datenvolumens zugeordneten Größe bestehen, welche das vorgegebene Volumen der Erde darstellt;
  • (b) Bestimmen der örtlichen Orientierung der seismischen Daten für jeden Voxel des seismischen Datenvolumens, wobei die örtliche Orientierung eine Orientierung ist, welche die Tangentialebene zu den seismischen Daten dieses Voxels ist;
  • (c) Bestimmen für jeden Voxel, ob es einen Rand in seiner Nachbarschaft gibt; und
  • (d) Ausführen einer Ausgleichoperation für jeden Voxel des seismischen Datenvolumens, wobei die Richtung der Ausgleichoperation die örtliche Orientierung der Daten ist und wobei die Ausgleichoperation nicht über den Rand hinausgeht, um ein verarbeitetes seismisches Datenvolumen zu erhalten, in welchem die jedem Voxel des verarbeiteten Datenvolumens zugeordnete Größe das Resultat ist, das durch Ausführen der Ausgleichoperation auf diesen Voxel dieses seismischen Datenvolumens erhalten wurde.

Bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Reflektoren durch den Einsatz eines Filters geschützt, der entlang der Reflektoren orientiert ist, und die Fehler werden durch Randerhaltung vermieden.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen wird der Ausdruck "relevantes Ereignis" gebraucht, um einen Reflektor von Bedeutung zu bezeichnen. Das Wort "Rand" wird gebraucht, um eine Unterbrechung in einem Reflektor zu bezeichnen.

Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels detaillierter mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei

1 ein schematisches dreidimensionales seismisches Datenvolumen zeigt;

2 schematisch einen vertikalen Schnitt eines Teiles eines dreidimensionalen seismischen Datenvolumens zeigt;

3 eine Draufsicht einer Tafel zeigt, welche in der Anwendung eines randerhaltenden Filters verwendet wird;

4 einen Querschnitt durch ein künstliches seismisches Datenvolumen zeigt;

die 5a und 5b die Anwendung eines randerhaltenden Filters und eines strukturell orientierten Filters auf die künstlichen seismischen Daten der 4 zeigen; und

6 das Ergebnis der Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung auf die Daten der 4 zeigt.

Der erste Schritt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist das Erhalten der seismischen Daten, welche das vorgegebene Volumen der Erde umfassen, wobei die seismischen Daten aus einer Größe bestehen, z.B. der Größe einer seismischen Amplitude, welche den Mittelpunkten der Voxeln in einen seismischen Datenvolumen zugeordnet wird, welche das vorgegebene Volumen der Erde darstellen.

Bezug wird auf 1 genommen, welche schematisch ein dreidimensionales seismisches Datenvolumen 1 zeigt, wobei die strichlinierten Linien 2, 3, 4, 5, 6 und 7 die Oberflächen der Voxel 8 im seismischen Datenvolumen 1 darstellen. Zur Klarheit ist lediglich ein Voxel 8 schematisch dargestellt. Die seismische Amplitude kann man sich als Größe vorstellen, welche jedem Mittelpunkt jedes Voxels 8 zugeordnet wird.

Die nächsten drei Schritte des Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden bezugnehmend auf die 2 erläutert. 2 zeigt einen vertikalen Schnitt des seismischen Datenvolumens, ähnlich dem in 1 gezeigten. Die Voxeln sind in Spalten 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 und 17 angeordnet und die Reihen werden mit den Bezugszeichen 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 und 27 bezeichnet, so daß jeder Voxel mit zweier Zahlen (i, j) bezeichnet wird. Die Voxeln (10, 22), (11, 23), (12, 24), (13, 24), (14, 24), (14, 25), (15, 25), (16, 25) und (17, 25) sind schattiert, um anzuzeigen, daß eine größere Amplitude diesen Voxel als anderen Voxel in 2 zugeordnet ist. Die schattierten Voxeln stellen ein relevantes Ereignis dar.

Zuerst wird die örtliche Orientierung der seismischen Daten für jeden Voxel in dem seismischen Datenvolumen bestimmt, wobei die örtliche Orientierung die Orientierung einer Tangentialebene der seismischen Daten dieses Voxel ist. Die örtliche Orientierung der seismischen Daten ist die Orientierungstangente zu der Ebene mit den minimalen Amplitudenvariationen.

Die örtliche Orientierung der seismischen Daten in einem Voxel wird z.B. auf folgende Art bestimmt. Der erste Schritt umfaßt die Annahme zweier zueinander normaler Vertikalebenen (x-z und y-z), die durch den Voxel laufen. Der zweite Schritt umfaßt das Bestimmen der Verschiebungen axz (in der x-z-Ebene) und ayz (in der y-z-Ebene) in den zwei zueinander normalen Vertikalebenen, für die die Ähnlichkeit der Daten in einem versetzten Ähnlichkeitsfenster um den Voxel mit der Länge N und der Breite M maximiert wird, wobei das Paar der Verschiebungen (axz, ayz) die örtliche Orientierung der Daten dieses Voxels definiert.

Die Ähnlichkeit der seismischen Daten kann durch die Bestimmung der Kreuz-Korrelation oder der Ähnlichkeit bestimmt werden. Die Ähnlichkeit in der x-z-Ebene wird mittels der folgenden Gleichung berechnet:

und die Ähnlichkeit in der y-z-Ebene wird mittels der folgenden Gleichung berechnet:

In den obigen Gleichungen S(x, y, z; a) ist der Ähnlichkeitskoeffizient bei einem Voxel mit den Koordinaten (x, y, z); n = (N – 1)/2), N (eine ungerade ganze Zahl) ist die Länge des Ähnlichkeitsfensters; m = (M – 1)/2), M (eine ungerade ganze Zahl) ist die Breite des Ähnlichkeitsfensters, welche der Anzahl der Spuren oder Kanäle gleich ist, M wird auch als die Länge der Ähnlichkeitsprobe berechnet; a ist die Verschiebung im offenen Intervall (–A, A); und f[x, y, z] ist die Größe, welche dem Voxel zugeordnet ist, dessen Mittelpunkt die Koordinaten (x, y, z) aufweist.

Anhand eines Beispiels wird die Gleichung für Sxz(x, z; a) des Voxels (13, 24) der 2 ausgeschrieben (die Variable y wurde weggelassen, da es ein Beispiel ist, in welchem y eine Konstante ist). Weiters nehmen wir an, daß M gleich N gleich 3 ist, daher ist

Für die Werte der Verschiebung a = –1, 0 und +1 ergibt das:

ist gleich
ist gleich
ist gleich
ist gleich

In den Gleichungen ist f[i, j] durch fi,j ersetzt, um die Länge der ausgeschriebenen Gleichungen zu kürzen.

Der Wert axz ist dann der Wert der max{Sxz(13, 24; –1), -Sxz(13, 24; 0), Sxz(13, 24; +1)} zugeordneten Verschiebung. Aus den ausgeschriebenen Gleichungen ist ersichtlich, daß das Ähnlichkeitsfenster mit den verschiedenen Werten der Verschiebung a versetzt ist.

Dieser Vorgang wird für jeden Voxel wiederholt, um für jeden Voxel das Paar der Verschiebungen (axz, ayz) zu erhalten, für die die Ähnlichkeiten maximiert werden. Das Paar der Verschiebungen (axz, ayz) bestimmt die örtliche Orientierung der seismischen Daten. Die örtliche Orientierung der seismischen Daten ist im allgemeinen parallel zur Orientierung des relevanten Ereignisses. In der zweidimensionalen Darstellung besteht die Orientierung aus der Tiefe, aber in drei Dimensionen weist die Orientierung weiters den Azimuth auf. Die Tiefe und der Azimuth können aus dem Paar der Verschiebungen (axz, ayz) erhalten werden, für die die Ähnlichkeiten maximiert wurden.

Die nächsten zwei Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen das Bestimmen für jeden Voxel, ob es einen Rand in seiner Nachbarschaft gibt; und Ausführen einer Ausgleichsoperation für jeden Voxel im seismischen Datenvolumen, wobei die Richtung der Ausgleichsoperation die örtliche Orientierung der Daten ist, und wobei die Ausgleichsoperation nicht über den Rand hinausgeht, um ein verarbeitetes seismisches Datenvolumen zu erhalten, in welchem die zu jedem Voxel in den verarbeiteten Datenvolumen zugeordneten Größe das Resultat ist, welches durch Ausführen der Ausgleichsoperation auf diesen Voxel im seismischen Datenvolumen erhalten wurde.

Geeigneterweise umfaßt dies die Anwendung eines randerhaltenden Filters auf die seismischen Daten jedes Voxels, wobei die Orientierung dieses Filters entlang der örtlichen Orientierung dieses Voxels gerichtet ist, und Zuordnen des durch Anwendung des randerhaltenden Filters erhaltenen Resultates zu dem Voxel, um die verarbeiteten seismischen Daten zu erhalten. Die den Voxeln im seismischen zugeordneten Ergebnisse sind die verarbeiteten Datenvolumen.

In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das randerhaltende Filtern nicht direkt angewendet, aber es wird ausgerichtet. Auf diese Weise schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Verminderung des Rauschens und zur Vermeidung von Fehlern.

Eine geeignete Art der Anwendung des randerhaltenden Filters ist in Bezug auf die 2 und 3 erläutert. Zuerst wird ein erster zentraler Voxel im seismischen Datenvolumen angenommen, beispielsweise der Voxel (13, 24). Dann wird eine Ebene parallel zur örtlichen Orientierung des relevanten Ereignisses beim zentralen Voxel (13, 24) definiert. Zur Erörterung wird angenommen, daß die Ebene normal zur Zeichenebene der 2 ist, und daß der Schnitt der Ebene mit der Zeichenebene der 2 durch die Linie 30 gezeigt wird.

Danach wird eine zweidimensionale Tafel 31 (siehe 3) mit den Daten von n × m-Positionen aus den seismischen Datenvolumen entlang seiner Struktur abgeleitet, wobei n und m eine ungerade ganze Zahl größer oder gleich drei sind. Das zentrale Voxel (13, 24) ist an einer zentralen Position in der zweidimensionalen Tafel 31 angeordnet. Da nun die y-Richtung einbezogen wird, wird das zentrale Voxel in 3 mit (13, y, 24) bezeichnet und die anderen Voxeln der 2, durch welche der Schnitt 30 läuft, mit (11, y, 24), (12, y, 24), (14, y, 24) und (15, y, 24) bezeichnet. Die zweidimensionale Tafel 31 der 3 hat 5 × 5 Datenelemente der Form von Voxeln von (11, x – 2, 24) bis (15, y + 2, 24).

Die zweidimensionale Tafel ist in Ms Unterbilder geteilt. Die Tafel 31 der 3 ist mittels strichlierter Linien 32-39 in neun Unterbilder geteilt. Das erste durch die strichlierten Linien 32 und 33 definierte Unterbild umfaßt die Voxeln (11, y – 1, 24), (11, y – 2, 24) und (12, y – 1, 24); das zweite durch die strichlierten Linien 33 und 34 definierte Unterbild umfaßt die Voxeln (12, y – 2, 24), (13, y – 1, 24) und (13, y – 2, 24); das dritte durch die strichlierten Linien 34 und 35 definierte Unterbild umfaßt die Voxeln (14, y – 2, 24), (14, y – 1, 24) und (15, y – 2, 24); das vierte durch die strichlierten Linien 35 und 32' definierte Unterbild umfaßt die Voxeln (15, y – 1, 24), (14, y, 24) und (15, y, 24); das fünfte durch die strichlierten Linien 32' und 33' definierte Unterbild umfaßt die Voxeln (14, y + 1, 24), (15, y + 1, 24) und (15, y + 2, 24); das sechste durch die strichlierten Linien 33' und 34' definierte Unterbild umfaßt die Voxeln (13, y + 1, 24), (13, y + 2, 24) und (14, y + 2, 24); das siebente durch die strichlierten Linien 34' und 35' definierte Unterbild umfaßt die Voxeln (12, y + 1, 24), (12, y + 2, 24) und (11, y + 2, 24); das achte durch die strichlierten Linien 35' und 32 definierte Unterbild umfaßt die Voxeln (11, y + 1, 24), (11, y, 24) und (12, y, 24); und das neunte durch die Linien 36, 37, 38 und 39 definierte Unterbild umfaßt die Voxeln (12, y – 1, 24), (13, y – 1, 24), (14, y – 1, 24), (12, y, 24), (13, y, 24), (14, y, –24), (12, y + 1, 24), (13, y + 1, 24) und (14, y + 1, 24).

Für jedes Unterbild a wird eine den Durchschnitt (Mittelwert oder Medianwert) darstellende Zahl mi und die Varianz &sgr;i berechnet. Paare des Durchschnitts und der Varianz der Bilder werden nach der Varianz aufsteigend sortiert. Danach wird dem zentralen Voxel (13, y, 24) ein Wert gleich

zugeordnet, wobei die Obergrenze k der Summe eine Zahl zwischen 1 und MS ist, welche die Zahl der Unterbilder ist.

Danach wird der Vorgang für alle anderen Voxeln im seismischen Datenvolumen wiederholt, um ein verarbeitetes seismisches Datenvolumen zu erhalten, in welchem die jedem Voxel in dem verarbeiteten Datenvolumen zugeordnete Größe das Resultat ist, welches durch Anwendung des randerhaltenden Filters auf den entsprechenden Voxel im seismischen Datenvolumen erhalten wird.

Geeigneterweise steht die Obergrenze k der Summe in Beziehung zu dem Randerhaltungsparameter &egr; in dem geschlossenen Intervall [0, 1] durch folgende Gleichung k = 1 + (Ms – 1)(1 – &egr;), wobei k abgerundet wird, um einen ganzzahligen Wert zu erhalten.

Nun wird ein alternatives Verfahren zur Verarbeitung der seismischen Daten, umfassend das vorgegebene Volumen der Erde, erläutert, wobei die seismischen Daten aus einer zu einem Voxel in einem seismischen Datenvolumen zugeordneten Größe stehen, welches das vorgegebene Volumen der Erde darstellt.

In dem mit Bezug auf die 13 beschriebenen Verfahren, wurden die Daten in einer Ebene parallel zur örtlichen Orientierung der seismischen Daten abgeleitet und danach wurde durch Anwendung eines randerhaltenden Filters für jeden Voxel festgestellt, ob es einen Rand in seiner Nachbarschaft gibt.

Bei dem alternativen Verfahren wird jedoch nur der Teil der Tafel benutzt, welcher durch die Verschiebungen definiert ist, die einer verhältnismäßig großen Ähnlichkeit der seismischen Daten entsprechen.

Das alternative Verfahren umfaßt für jeden Voxel (x, y, z) in dem seismischen Datenvolumen das Bestimmen der Verschiebungen a'xz und a'yz im offenen Intervall (–A, A), welche dem maximalen Wert von S'xz(x, y, z; a) bzw. S'yz(x, y, z; a) zugeordnet sind; das Ableiten einer zweidimensionalen Tafel aus dem seismischen Datenvolumen, welche durch das Paar der Verschiebungen (a'xz, –a'yz) definiert ist; und das Berechnen des Durchschnitts (Mittelwert oder Medianwert) der seismischen Daten der Tafel, um eine dem Voxel (x, y, z) zugeordnete Größe zu erhalten, um die verarbeiteten seismischen Daten zu erhalten.

Das ergibt S'xz(a) = max{Sxz(x, y, z; a), &egr;Sxz(x, y, z; a), &egr;S+xz(x, y, z; a)} und S'yz(a) = max{Syz(x, y, z; a), &egr;Syz(x, y, z; a), &egr;S+yz(x, y, z; a)} wobei Sxz(x, y, z; a) und Syz(x, y, z; a) die Ähnlichkeiten der Daten in einem versetzten Ähnlichkeitsfenster um den Voxel mit der Länge N und einer Breite sind, die sich von –(M – 1)/2 bis +M-1)/2 erstreckt, und Sxz(x, y, z; a) und Syz(x, y, z; a) die Ähnlichkeiten der Daten in einem versetzten Ähnlichkeitsfenster um den Voxel mit der Länge N und einer Breite sind, die sich von –(M – 1)/2 bis 0 erstreckt, und S+xz(x, y, z; a) und S+yz(x, y, z; a) die Ähnlichkeiten der Daten in einem versetzten Ähnlichkeitsfenster um den Voxel mit der Länge N und einer Breite sind, welche sich von 0 bis +(M – 1)/2 erstreckt, und wobei e ein Randerhaltungsparameter in geschlossenem Intervall [0, 1] ist.

Die Ähnlichkeiten Sxz(x, y, z; a), Syz(x, y, z; a), S+xz(x, y, z; a) und S+yz(x, y, z; a) werden Ähnlichkeiten entlang eines halben Versuchs genannt, um sie von den Ähnlichkeiten Sxz(x, y, z; a) und Syz(x, y, z; a) zu unterscheiden, welche Ähnlichkeiten entlang eines Vollversuchs genannt werden.

Das Paar der Verschiebungen (a'xz, a'yz) bestimmt die örtliche Orientierung der seismischen Daten im Voxel. Zusätzlich bestimmt das Paar die Größe der Tafel, auf der die Ausgleichsoperation angewendet wird. Falls die maximalen Werte der Ähnlichkeiten Sxz und Syz sind (die Ähnlichkeiten entlang der vollen Probe), dann gibt es keinen Rand in der Nachbarschaft und die Tafel ist komplett (vier Quadrant). In der Nähe eines Randes ist jedoch die Ähnlichkeit entlang der halben Probe abseits des Randes sowohl größer als die Ähnlichkeit entlang der halben Probe über den Rand als auch der Ähnlichkeit entlang der ganzen Probe. Falls daher die maximalen Werte der Ähnlichkeiten Sxz und &egr;Syz (oder &egr;S+yz) oder &egr;S+xz) und Syz sind, dann gibt es einen Rand in der Nachbarschaft und es wird nur eine halbe Tafel verwendet (zwei Quadranten). Falls die maximalen Werte der Ähnlichkeiten &egr;Sxz und &egr;Syz oder &egr;S+xz und &egr;S+yz sind, dann gibt es auch einen Rand in der Nachbarschaft und nur ein Viertel einer Tafel wird verwendet (ein Quadrant).

Geeigneterweise wird dieses alternative Verfahren, wie unten erläutert, ausgeführt. Zuerst werden für jeden Voxel (x, y, z) in zwei zueinander normalen Vertikalebenen (x-z und y-z), die durch den Voxel (x, y, z) gehen, und für jede Verschiebung a im offenen Intervall (–A, A) Ähnlichkeiten Sxz(x, y, z; a) und Syz(x, y, z; a) der Daten in einem versetzten Ähnlichkeitsfenster um den Voxel mit der Länge N und einer Breite bestimmt, die sich von – (M – 1) /2) bis + (M – 1) /2 erstreckt, die Ähnlichkeiten Sxz(x, y, z; a) und Syz(x, y, z; a) der Daten in einem versetzten Ähnlichkeitsfenster um den Voxel mit einer Länge N und einer Breite, welche sich von –(M – 1)/2) bis 0 erstreckt, und die Ähnlichkeiten S+xz(x, y, z; a) und S+yz(x, y, z; a) der Daten in einem versetzten Ähnlichkeitsfenster um den Voxel mit einer Länge N und einer Breite, welche sich von 0 bis +(M – 1)/2 erstreckt. Dies ergibt zwei Sätze aus sechs Ähnlichkeiten, wobei der erste Satz die Ähnlichkeiten Sxz(x, y, z; a), Sxz(x, y, z; a) und S+xz(x, y, z; a) aufweist und der zweite Satz die Ähnlichkeiten Syz(x, y, z; a), Syz(x, y, z; a) und S+yz(x, y, z; a) aufweist. Danach wird ein maximaler Wert für die Ähnlichkeit in der x-z-Ebene wie folgt bestimmt S'xz(a) = max{Sxz(x, y, z; a), &egr;Sxz(x, y, z; a), –&egr;S+xz(x, y, z; a)} und ein maximaler Wert für die Ähnlichkeiten der y-z-Ebene mit S'yz(a) = max{Syz(x, y, z; a), &egr;Syz(x, y, z; a), &egr;S+yz(x, y, z; a)}. Bei der Bestimmung der maximalen Werte wird ein Randerhaltungsparameter &egr; bestimmt, wobei 0 ≤ &egr; ≤ 1 ist.

Wie bei einem Verfahren, das unter Bezugnahme auf die 13 beschrieben wurde, wird die lokale Orientierung der seismischen Daten durch das Paar der Verschiebungen (a'xz, a'yz) definiert. Dieses Paar ist in diesem Fall die Verschiebung a'xz, für die S'xz(a'xz) = max(S'xz(a)), –A < a < +A gilt, und die Verschiebung a'yz, für die S'xz(a'yz) = max(S'yz(a)), – A < a < +A gilt.

Als nächstes wird eine zweidimensionales n × m-Tafel, welche durch das Paar der Verschiebung (a'xz, a'yz) definiert ist, aus dem seismischen Datenvolumen abgeleitet. Das Paar der Verschiebungen (a'xz, a'yz) bestimmt die örtliche Orientierung der seismischen Daten in einem Voxel, und das Paar bestimmt die Größe der Tafel, auf die die Ausgleichsoperation angewendet wird. Falls die maximalen Werte der Ähnlichkeiten Sxz und Syz sind (die Ähnlichkeiten entlang der vollen Probe), dann gibt es keinen Rand in der Nachbarschaft und die Tafel ist komplett (vier Quadranten). In der Nähe eines Randes ist jedoch die Ähnlichkeit entlang der halben Probe abseits des Randes größer als sowohl die Ähnlichkeit entlang der halben Probe über den Rand hinaus und die Ähnlichkeit der vollen Probe. Falls daher die maximalen Werte für die Ähnlichkeiten Sxz und &egr;Syz(oder &egr;S+yz) oder &egr;Sxz (oder &egr;S+xz) und Syz sind, dann gibt es einen Rand in der Nachbarschaft, und lediglich eine halbe Tafel wird verwendet (zwei Quadranten). Falls die maximalen Werte der Ähnlichkeiten &egr;Sxz und &egr;Syz oder &egr;S+xz und &egr;S+yz sind, dann gibt es also einen Rand in der Nachbarschaft und nur ein Viertel einer Tafel wird benutzt (ein Quadrant).

Am Ende wird der Durchschnitt (Mittelwert oder Medianwert) der seismischen Daten der Tafel berechnet, um eine dem Voxel (x, y, z) zugeordnete Größe zu erhalten, um das verarbeitete seismische Datenvolumen zu erhalten.

Falls die Gleichartigkeit mittels Ähnlichkeit berechnet wird, ergeben sich für die x-z-Ebene die Gleichungen:

Die Gleichungen für die y-z-Ebene ergeben sich:

Die Anwendung dieses Verfahrens wird anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die 46 beschrieben. 4 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein seismisches Datenvolumen mit künstlichen Daten mit Rauschen. Die schrägen Linien 41 und 42 zeigen die Beschichtung und die Linie 43 ist ein Rand.

Ein Randerhaltungsfilter (siehe 5a) unterdrückt nicht das Rauschen und darüber hinaus verschwindet der Rand. Strukturell orientiertes Filtern (siehe 5b) unterdrückt das Rauschen und verwischt den Rand.

Im Gegensatz dazu ergibt die Kombination des strukturell orientierten Filterns und des Randerhaltens gemäß der vorliegenden Erfindung (siehe 6) ein klares Bild, wobei das Rauschen unterdrückt und der Rand erhalten und verbessert wird. Aus der 6 ist ersichtlich, daß überraschenderweise die Kombination ein besseres Bild ergibt als vom Randerhaltungsfiltern und strukturell orientierten Filtern erwartet würde.

Die folgenden Daten beziehen sich auf die Bilder, die Größe der Bilder ist 111 Pixel (horizontal) mal 44 Pixel (vertikal), wobei die Pixel Werte zwischen 0 und 255 haben.

Für alle Bilder ist die Länge des Ähnlichkeitsfensters N und die Zahl der Spuren oder Kanäle M gleich 11. Der Filter ist vom Typ eines Median-Filters. Um die 5a und 6 zu erhalten, ist der Randerhaltungsparameter &egr; gleich 0,9.

Vorstehend haben wir die Werte für x, y, z nicht spezifiziert. Da aber von Voxeln Gebrauch gemacht wird, sind die Koordinaten x, y und z ganze Zahlen. Falls der Ausdruck i·a/m in den Ähnlichkeitsgleichungen keine ganze Zahl ist, kann man den nächsten Voxel benutzen oder zwischen den nächsten Voxeln interpolieren, um den Wert für einen nicht-ganzzahligen Voxel zu erhalten.

Darüber hinaus muß die Verschiebung a selbst keine ganze Zahl sein. In diesem Fall kann der Wert für einen nicht-ganzzahligen Voxel durch Interpolation erhalten werden, z.B. mittels einer Parabel.

Oben ist angegeben, daß die örtliche Orientierung der Daten durch das Paar der Verschiebungen (axz, ayz) definiert ist. Aber für sehr große Tiefen kann diese Methode nicht zu einem akzeptablen Ergebnis führen. Daher werden die folgenden drei Parameter errechnet: Sz = Sxz(x, y, z; axz) + Syz(x, y, z; ayz), Sy = Sxy (x, y, z; axz) + Szy(x, y, z; azy) und Sx = Syx(x, y, z; ayx) + Szx(x, y, z; azx)

Falls Sz das Maximum der drei Parameter ist, dann ist die Struktur mehr oder weniger parallel zu der x-y-Ebene und das Paar der Verschiebungen (axz, ayz) ergibt die örtliche Orientierung der seismischen Daten. Falls Sy das Maximum der drei Parameter ist, dann ist die Struktur mehr oder weniger parallel zur x-z-Ebene und das Paar der Verschiebungen (axy, azy) ergibt die örtliche Orientierung der seismischen Daten. Falls Sx das Maximum der drei Parameter ist, dann ist die Struktur mehr oder weniger parallel zur y-z-Ebene und das Paar der Verschiebungen (ayx, azx) ergibt die örtliche Orientierung der seismischen Daten.

Die Gleichungen für Sxz und Syz wurden oben angegeben, die anderen Gleichungen sind:

Die vorliegende Erfindung wurde für eine dreidimensionale Anwendung beschrieben. Es kann aber sowohl in einem zweidimensionalen Schnitt, wobei y = 0 ist, und in einem vierdimensionalen Raum angewendet werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Verarbeitung seismischer Daten, um ein verarbeitetes seismisches Datenvolumen zu erhalten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

    a) Erhalten seismischer Daten, welche das vorgegebene Volumen abdecken, wobei die seismischen Daten eine Größe aufweisen, welche einem Voxel (8) in einem seismischen Datenvolumen (1) zugeordnet ist, das seinerseits das vorgegebene Volumen der Erde darstellt;

    b) Bestimmen für jeden Voxel (8; 10, 2016, 27) im seismischen Datenvolumen die örtliche Orientierung der seismischen Daten, wobei die örtliche Orientierung die Orientierung einer Tangentialebene an die seismischen Daten in diesem Voxel (10, 2016, 27) ist;

    c) Bestimmen für jeden Voxel (10, 2016, 27), ob es einen Rand in seiner Nachbarschaft gibt; und

    d) Ausführen einer Ausgleichsoperation für jeden Voxel (10, 2016, 27) im seismischen Datenvolumen, wobei die Richtung der Ausgleichsoperation die örtliche Orientierung der Daten ist und wobei die Ausgleichsoperation nicht über den Rand hinausgeht, um ein verarbeitetes seismisches Datenvolumen zu erhalten, in dem die jedem Voxel (10, 2016, 27) im verarbeiteten Datenvolumen zugeordnete Größe das Resultat ist, das durch Ausführen der Ausgleichsoperation in diesem Voxel (10, 2016, 27) in dem seismischen Datenvolumen erhalten wird.
  2. Verfahren zur Verarbeitung seismischer Daten nach Anspruch 1, wobei die Schritte c) und d) das Anwenden eines randerhaltenden Filters auf die seismischen Daten in jedem Voxel (10, 2016, 27), das Orientieren des entlang der örtlichen Orientierung in diesem Voxel (10, 2016, 27) gerichteten Filters, und das Zuordnen des durch Anwendung des randerhaltenden Filters auf den Voxel (10, 2016, 27) erhaltenen Resultates umfassen, um verarbeitete seismische Datenvolumen zu erhalten.
  3. Verfahren zur Verarbeitung seismischer Daten nach Anspruch 2, wobei das Anwenden des randerhaltenden Filters auf die seismischen Daten in einem Voxel (13, y, 24) die Schritte umfaßt:

    1) Definieren einer Orientierungsebene mit dem Voxel (13, y, 24), welche parallel zur örtlichen Orientierung der seismischen Daten in dem Voxel (13, y, 24) angeordnet ist.

    2) Ableiten einer Datentafel (31) aus dem seismischen Datenvolumen, welche seismische Daten mit n × m-Positionen umfaßt, wobei n und m ungerade Zahlen größer oder gleich drei sind, welche in der Orientierungsebene liegen, wobei der Mittelpunkt der Datentafel (31) mit dem Voxel (13, y, 24) zusammenfällt.

    3) Teilen der Datentafel in MS-Unterbilder, wobei jedes Unterbild das Voxel (13, y, 24) umfaßt, und Bestimmen für jedes Unterbild a eine Zahl mi, welche den Mittelwert oder den Medianwert und die Varianz &sgr;i der seismischen Daten darstellt, welche das Unterbild bilden; und

    4) Zuordnen eines Wertes zu jedem Voxel (13, y, 24), der gleich
    ist, wobei der Satz {mi, &sgr;i} nach &sgr;i aufsteigend sortiert ist, und wobei die Obergrenze k der Summe eine Zahl zwischen 1 und MS ist.
  4. Verfahren zur Verarbeitung seismischer Daten nach Anspruch 3, wobei in dem geschlossenen Intervall (0, 1] die Obergrenze k der Summe mit dem Randerhaltungsparamter &egr; durch die folgende Gleichung k = 1 + (mS – 1)(1 – &egr;) in Beziehung steht.
  5. Verfahren zur Verarbeitung seismischer Daten nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Bestimmen der örtlichen Orientierung der seismischen Daten für jeden Voxel (10, 20-16, 27) umfaßt: das Bestimmen in zwei zueinander normalen Vertikalebenen (x-z, y-z), die durch den Voxel (10, 20-16, 27) gehen, der Verschiebungen axz in der x-z-Ebene und ayz in der y-z-Ebene, für welche die Ähnlichkeit der Daten in einem versetzten Ähnlichkeitsfenster um den Voxel (10, 2016, 27) mit einer Länge N und einer Breite M maximiert wird, wobei das Paar der Verschiebungen (axz, ayz) die örtliche Orientierung der Daten in diesem Voxel (10, 20-16, 27) definiert.
  6. Verfahren zum Verarbeiten seismischer Daten nach Anspruch 1, wobei die Schritte b), c) und d) für jeden Voxel (x, y, z) im seismischen Datenvolumen das Bestimmen der Verschiebungen a'xz und a'yz im offenen Intervall (–A, A) bezüglich eines maximalen Wertes S'xz(x, y, z; a) bzw. S'yz_ (x, y, z; a); das Ableiten einer zweidimensionalen Tafel aus dem seismischen Datenvolumen, welche durch das Paar der Verschiebungen (a'xz, a'yz) definiert ist und das Berechnen des Mittelwertes der seismischen Daten in der Tafel umfassen, um die dem Voxel (x, y, z) zugeordnete Größe zu erhalten, um das verarbeitete seismische Datenvolumen zu erhalten, wobei S'yz(a) = max(Syz(x, y, z; a), &egr;Syz(x, y, z; a), &egr;S+yz(x, – y, z; a) ist, wobei Sxz(x, y, z; a) und Syz(x, y, z; a) die Ähnlichkeiten der Daten in einem versetzten Ähnlichkeitsfenster um den Voxel mit der Länge N und einer Breite sind, die sich von –(M – 1)/2 bis +(M – 1)/2 erstreckt, und Syz_ (x, y, z; a) die Ähnlichkeiten der Daten in einem versetzten
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