[發明專利]使用被動地震信號表征一個區域的下方地層的方法以及相應的系統

在審

• 申請號: 201780051917.6
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN109642959A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 弗雷德里克·于蓋;亞歷山大·卡薩茨夫;達米恩·拉韋涅;帕特里克·艾格曼
• 申請（專利權）人: 斯多恩吉公司
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 北京漢昊知識產權代理事務所(普通合伙) 11370
• 代理人: 羅朋

本發明提供一種表征一個區域的地表下面的方法，所述方法包括以下步驟：?準備(E01)多個頻譜，所述頻譜示出在所述區域的地表附近的所述區域的至少一點處獲得的被動地震信號的頻譜密度，其中在該點處對被動地震信號進行記錄，每一個頻譜是從表示移動的信號準備的；?對于出現在每一個頻譜中的每一個頻譜確定(E02)至少一個頻譜屬性，從而獲得與各條記錄并且與各個頻率相關聯的頻譜屬性的集合；?把所述屬性集合組織(E03)在矩陣中，其中每一行與一條記錄相關聯；以及?對所述矩陣應用(E04)主成分分析方法以便確定主成分，從而推斷出所述地表下面的特性。

技術領域

本發明涉及表征一個區域的地表下面的一般領域，這特別是通過研究被動地震信號(passive seismic signal)，并且特別是通過研究低頻被動地震信號。

背景技術

低頻被動地震信號是在0.1赫茲(Hz)到10Hz或者實際上是0.1Hz到4Hz或5Hz范圍內的頻率處自然出現的代表地層移動的信號。在這些頻率范圍內，地層的移動可以與產生在海平面上方的陸地內部傳播的波的海洋中的波的移動相關聯。高于1Hz的頻率處的波還可以由人類活動(道路、工業)生成。

應當理解的是，在本文中使用的術語“被動”意味著并未由用戶或者由用戶控制的工具生成地震信號。

還應當觀察到，前面所提到的頻率范圍不同于高頻地震信號所涉及的頻率范圍，其中高頻地震信號可以處在10Hz到150Hz的范圍內，并且特別與觀測誘發地震有關。

文獻“Phenomenology of tremor-like signals observed over hydrocarbonreservoirs(在油氣儲層上觀測到的類震動信號的現象學)”(S.Dangel等人，Journal ofVolcanology and Geothermal Research)描述了在包含油氣(因此包含多個流體或者相同流體的多個相)的地下儲層上方將觀測到處在信號頻譜中的1.5Hz到4Hz范圍內的頻率峰值。其結果是，觀測到這樣的信號使得有可能確定在一個區域內的地表下面是否存在多個流體或者單一流體的多個相。

在這樣的情況下，通過研究低頻被動地震信號，有可能跟蹤被用于儲存油氣(例如天然氣)或蒸汽或各種類型的氣體(例如CO2、H2)的儲層中的變化，或者實際上有可能在地熱田中實施勘探油氣或者包含水和蒸汽的蓄水層的操作。

在現有技術中，以下文獻是已知的：

文獻US 2008/0021656描述了一種處理地震數據的方法，其中采集被動地震信號，獲得這些信號的頻譜，計算頻譜的垂直分量與頻譜的水平分量之間的比值，并且對所述比值進行積分。為了實施在該文獻中描述的方法，必須選擇將在其中實施處理的頻率范圍。該解決方案不夠靈活，并且利用該方法獲得的結果也不夠準確。

文獻WO 2010/080366公開了一種通過使用被動地震數據與某種其他類型(例如主動地震數據)的地球物理數據相組合來檢測油氣的方法。

文獻WO 2009/027822提出一種確定油氣儲層的位置的方法，其中獲得地震數據，從信號獲得頻譜，并且確定這些頻譜的極大值以便獲得地圖。

文獻EP 2 030 046也描述了一種其中對頻譜的幅度之間的比值進行研究的方法。該文獻還描述了對頻譜進行平滑。

文獻EP 1 960 812和文獻EP 2 030 046描述了這樣的方法，其中獲得地震數據，從地震數據獲得頻譜，并且對頻譜進行平滑。

文獻WO 2009/081210描述了這樣一種方法，其中確定通過測量地表下方的移動而獲得的頻譜的一個頻帶內的能量。

文獻US 2014/0254319描述了采集被動地震信號。該文獻提出對于0到5Hz范圍內的頻率使用低通濾波器，因為正是在這些頻率處基于被動地震信號觀測到現象。在該文獻中，信號被變換到頻率-波數域。