利用多个阵列的集成的被动和主动地震勘测的制作方法
【专利摘要】利用掩埋阵列的微震测绘(microseismic mapping)提供了增强的微震测绘结果，其中掩埋阵列具有被动和主动地震勘测的集成。该系统最初是通过在发射3D表面地震勘测的显著部分的同时利用掩埋阵列安装记录地震数据来设置的。3D表面地震勘测提供以下数据：来自掩埋阵列的浅3D VSP数据；用于被受益于规划数据集成处理工作的掩埋阵列覆盖的区域的P-波和转换后的波数据；以及微震数据和关联的分析。
【专利说明】利用多个阵列的集成的被动和主动地震勘测
[0001] 对相关申请的交叉引用
[0002]
[0003] 本申请要求于2012年2月6日提交的美国临时申请61/595,510的利益，该申请 的全部内容通过引用被结合于此。
【背景技术】
[0004] 基于陆地的地震勘测使用部署在感兴趣区域中地球表面上的地震传感器的阵列。 一个或多个地震源（例如，振动器、炸药爆破（dynamite shot)等）生成穿过地球、在地下 地层的中断和其它特征反射并且朝着地球表面返回的地震源信号。于是，在表面耦合到地 球的地震传感器检测反射的源信号，并且记录单元记录检测到的信号。然后，所记录的信号 的处理可以用来成像地下，以供分析。
[0005] 基于陆地的地震勘测通常不记录与帮助浅地球模型特征化无关的信息。至多，上 向钻孔信息通常在浅爆破/炸药孔记录，并且随后那种信息用来改进浅"静态"模型。总体 上说，这种方法是不太理想的并且可以被改进。
[0006] 微震监视使用部署在井筒（wellbore)中或地球表面上的地震传感器的阵列来检 测从在地下发生的各种地震事件发出的地震能量。来自传感器的处理后的信号可以识别地 下事件的位置和事件发生的时间。进而，这种信息可以在多种应用中用来确定沿着岩层或 地层中的断层的运动、储层中流体的运动、监视水力断裂操作，等等。最后，信息的分析可以 用在钻井完成与生产操作中。
[0007] 微震监视的典型形式使用部署在观察井钻孔中的传感器（即，地震检波器）的阵 列，其中传感器优选地定位成靠近所监视的钻井。例如，图1示出了一种用于确定目标井中 自然断裂的分布和朝向的系统。源11泵送在目标井12中用于水力断裂操作等的流体，其 中钻井12在地球表面13下延伸到流体或烃储层14中。从被泵送的流体施加的压力造成 沿着井12中自然断裂的运动，从而产生微震事件17。地震波18从该断裂朝着位于目标井 12几千英尺内的观察井21向外辐射。
[0008] 部署在观察井21中的垂直阵列中的多个传感器（例如，地震检波器）22检测来自 事件17的波18,并且数据记录设备24记录检测到的信号。利用各种算法，随后信号处理 器25处理记录的信号并确定地震事件17到传感器22的压缩（P)和剪切（S)相的到达时 间，使得事件的震源可以位于目标井12中。见例如美国专利No. 5, 996, 726。如预期的，钻 观察井会很昂贵，并且在合适的距离内-通常是1000米内-一个或多个现有钻井用作观 察井的适用性在大多数情况下是不可能的。
[0009] 微震监视的另一种方法使用基于表面的传感器（即，地震检波器）12的阵列10,如 图2中所示。阵列10可以布置成利用包围井筒15的感兴趣区域之上地震传感器12的模 式来监视垂直井筒15中的水力断裂操作。响应于微震事件，传感器12检测与地震振幅相 关的信号，并且记录单元14记录该信号进行处理。
[0010] 阵列10具有中心福射形式（hub and spoke form)。在阵列10的臂中的传感器 12可以彼此隔开几十米，并且臂的长度可以延伸几千米。因为阵列10布置在表面处，所以 不需要观察井。此外，阵列10可以在大的感兴趣区域上分布。
[0011] 因为微震事件是在表面检测的，所以表面噪声与井下的小事件相比会相当大。 为了克服与噪声相比信号的微弱性，表面阵列10被射束导向，使得可以识别地下最大能 量点。为此，计算对地下目标点的行程时间校正，并且时间偏移表面传感器12的轨迹数 据。用于每个目标点的数据被叠加（stack)，从而对地下能量分布的搜索可以给出有可 能是微震事件的位置。于是，从根本上，这种技术尝试利用速度模型和叠加通过在事件 的任意起始时间h叠加地震数据来检测事件。见例如授予Eisner等人的美国专利公开 No. 2011/0286306。应当指出，利用射束导向的叠加过程会检测不到事件，因为微震事件的 极性可能跨地震阵列10不统一。
[0012] 随着噪声增加，检测和定位微震事件变得更不可靠，并且区分实际事件（即，断 裂、地球偏移等）与假阳性变得更困难。实际上，当存在显著的表面噪声时，表面传感器12 的阵列10会检测不到由于穿孔或断裂操作造成的微震事件。虽然传感器12的阵列10会 方便地震数据的成像，但是实际微震事件是否已经被检测到的最终不确定性使得难以知道 所成像的是实际事件而不仅仅是假阳性。
[0013] 被动地震勘测的方法在图3A-3B中说明。在这种方法中，井筒10被钻到大约100 米或更小的选定深度并且在存在非常高级别的表面噪声时可以被钻得更深。悬挂在电缆16 上的垂直布置的地震传感器阵列（即，单分量或三分量的地震检波器）12被放到每个井筒 10中，然后井筒被填上。图3B示出了井筒10如何在表面之上在两维中布置。
[0014] 当自然发生或引起的微震事件13在地下体积中发生时，传感器12检测要由记录 单元14记录的地震能量。由每个传感器12检测到的信号记录选定的时段，并且处理器处 理该信号，以射束导向传感器12的响应，来增强信号检测并减小噪声。例如，井筒10中传 感器12的每个阵列沿着预定的方向被射束导向，并且来自传感器12的每个垂直阵列的射 束导向后的信号被组合。
[0015] 射束导向重复进行，以便把阵列的响应聚焦到地下要对微震事件进行评估的每个 点。由此，用于微震事件的起点的位置和时间可以被识别。
[0016] 射束导向是通过对来自每个传感器12的信号记录添加时间延迟来执行的。以这 种方式，在特定时间特定位置可以发生的任何事件都将被预期在那个关联的延迟时间到 达传感器12。因此，应用到信号的时间延迟依赖于每个传感器12的大地位置和深度。此 夕卜，该时间延迟还依赖于地下地层的地震速度的空间分布，这是通过主动源反射地震勘测 事先确定的并且在有些情况下与从穿透岩层到目标深度的井筒进行的声学测量组合。见 例如授予Duncan等人的美国专利No. 7, 663, 970和授予Thornton等人的美国专利公开 No. 2011/0242934。
[0017] 虽然以上微震方法可以是有效的，但是应当认识到，在地下地层中所有规模存在 显著的变化性，并且这种变化性直接影响会获得什么结果和如何获得结果。例如，经验显 示，沿钻井的横向部分的产量是不均匀的。实际上，来自储层的任何结果产生的产量都趋于 来自已经被断裂的那些阶段（stage)，这甚至不包括全部的水力断裂阶段。能够更完全地理 解和特征化储层的高空间变化性将总是钻井完成行业中的一个最终目标。为此，微震监视 具有在高噪声环境下检测并记录小信号、准确定位微震事件并在大区域上测绘那些事件的 持续挑战。
[0018] 为了申请专利范围的目的，以上参考图1至图3B讨论的相关技术不一定是现有技 术。相关技术仅仅是作为背景关于本公开内容的主题讨论的。
[0019] 本公开内容的主题针对克服，或者至少减小，以上所提出的一个或多个问题的影 响。
【发明内容】
[0020] 在一种实施例中，根据本公开内容的勘测方法和系统在基于陆地或基于海洋的应 用中集成地下体积的主动和被动勘测。在地震勘测期间，地震信息由两个传感器阵列收集。 来自阵列之一的信息用来增强利用来自另一个阵列的信息确定的地下体积的特性（例如， 地下地质概况、近表面速度模型等）的计算。
[0021] 特别地，第一传感器的第一阵列相对于地下体积布置在第一布置中，而第二传感 器的第二阵列相对于地下体积布置在与第一布置不同的第二布置中。第一地震数据是响应 于第一地震能量而利用第一传感器收集的，而第二地震数据是响应于第二地震能量而利用 第二传感器收集的，其中第二地震能量可以与第一地震能量相同或不同。收集到的第一和 第二地震数据被组合，并且从组合后的地震数据确定地下体积的至少一个特性。
[0022] 作为一个例子，第一传感器的第一阵列可以是布置在地下体积之上的表面上期望 区域中的表面传感器的表面阵列。相对照，第二传感器的第二阵列可以是位于期望的表面 区域内钻孔中的掩埋或浅掩埋传感器阵列，或者可以是布置在期望区域内密集布置中的表 面传感器的贴片（patch)阵列。地震数据是响应于地震能量而利用表面传感器和掩埋阵列 传感器收集的。一般而言，地震能量可以利用地震源，诸如爆破装药（blast charge)、振动 器等，在地下体积中引起或生成。但是，地震能量可以是自然发生的地震行为，在这种情况 下，地震数据是被动收集的。无论以哪种方式，从表面传感器和掩埋阵列传感器收集到的地 震数据都被组合，以确定地下体积的特性。
[0023] 在进一步的处理中，所确定的地下体积的特性可以基于响应于微震事件而利用掩 埋阵列传感器收集到的地震信号来动态调节。一般而言，微震事件可以是主动引起的或者 自然发生的。例如，断裂可以由于操作人员在地下体积中的钻井中执行水力断裂操作而引 起。由操作生成的任何结果微震事件都可以被周围钻孔中的掩埋阵列感测并且用来调节最 初确定的地下体积的特性。可替代地，微震行为可以在地下体积中自然发生。
[0024] 在另一种实施例中，根据本公开内容的勘测方法和系统在基于陆地或基于海洋的 应用中利用相对于地下体积布置的传感器阵列检测微震事件。在第一阵列中通过分析用于 第一阵列的至少一个方向中收集到的地震数据来检测第一时差（moveout)。在一个或多个 第二阵列中通过分析用于所述一个或多个第二阵列的至少一个方向中收集到的地震数据 来检测一个或多个第二时差。当确定所述一个或多个第二时差与第一时差具有可比性时， 响应于确定第一和第二时差具有可比性而声明（declare)地下体积中事件的发生。
[0025] 例如，传感器阵列可以布置在地下体积中的钻孔中。钻孔可以在期望的地方钻， 并且传感器阵列可以固定在管子上，然后该管子部署到钻孔中并且固定在位。这在感兴趣 区域中的几个位置以任何期望的间隔或模式重复若干次。传感器可以是三分量传感器或者 可以是单分量传感器，有可能，但不必，布置成在三个分量方向中感测。
[0026] 在使用期间，给定的一个传感器掩埋阵列检测单个分量（例如，Z-分量）上规定 的时差。时差可以是线性的并且可以需要在确定产生足够的时差之前到达某个阈值。对那 同一个掩埋阵列的传感器响应的分析接着确认其它分量（例如，X-和Y-分量）上时差的 存在。同样，时差可以是线性的并且可以需要超过给定的阈值。
[0027] 如果在其它分量上确认了时差，则进一步的分析调查一个或多个其它掩埋阵列的 地震数据以用于相似的事件。如果所述一个或多个其它掩埋阵列呈现出指示相似事件的传 感器响应，则分析确定微震或另一类型的事件已经发生。即使在初始掩埋阵列的其它分量 中没有时差的肯定确认，时差也可以在任何其它掩埋阵列被确认。
[0028] 最后，来自微震事件的地震数据接着可以用于本文所讨论的任何各种目的。实 质上，检测事件涉及当识别出第一类型的波时确定第二类型的波存在。例如，如果检测到 P-波，则系统和方法的分析寻找在P-波之后的S-波到达。
[0029] 以上概述不是要概述本公开内容的每种可能的实施例或者其每个方面。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图1说明了用于确定地下结构中自然断裂的分布和朝向的系统。
[0031] 图2说明了在地面之上分布的监视地下的体积的地震传感器。
[0032] 图3A说明了在井筒中部署的传感器阵列。
[0033] 图3B说明了具有如图3A中所示传感器阵列的井筒的平面图。
[0034] 图4A和4B示意性地说明了根据本公开内容用于基于陆地的实现的集成的地震获 取和监视系统的平面图和正视图。
[0035] 图4C和4D示意性地说明了利用不同传感器阵列布置的另一种基于陆地的系统的 平面图和正视图。
[0036] 图4E-4F示意性地说明了根据本公开内容用于基于海洋的实现的集成的地震获 取和监视系统的正视图。
[0037] 图5说明了根据本公开内容的地震勘测过程的流程图。
[0038] 图6A示意性地说明了根据本公开内容的地震数据处理系统。
[0039] 图6B说明了根据本公开内容的工作流。
[0040] 图7A-7B说明了集成的地震获取和监视系统相对于目标井筒的一部分的平面图 和正视图。
[0041] 图8A说明了根据本公开内容的地震勘测过程的流程图。
[0042] 图8B说明了多个掩埋阵列的示意性平面图，示出了它们的极性和它们的置信因 子。
[0043] 图9A示出了利用所公开的系统的检测过程。
[0044] 图9B-9C示出了利用所公开的系统的微震事件识别流程图。
[0045] 图IOA说明了岩石特性和断裂处理的相互影响。
[0046] 图IOB说明了所公开的系统如何可以用来预测更高产量的地带。
[0047] 图IlA比较表面数据与掩埋阵列数据。
[0048] 图IlB示出了随深度的噪声衰减。
[0049] 图IlC示出了中值滤波器对分离上行和下行能量的使用。
[0050] 图IlD示出了从P-波数据确定的矩震级（moment magnitude)，具有来自示例掩埋 阵列安装的关联的误差条。
[0051] 图IlE示出了从S-波数据确定的矩震级，具有来自示例掩埋阵列安装的关联的误 差条。
[0052] 图12A-12C示出了用于掩埋接收器的优选传感器相对于其它传感器之间的比较。
[0053] 图13说明了利用优选传感器的分析建模。
[0054] 图14说明了利用掩埋阵列中优选传感器的检测结果。
【具体实施方式】
[0055] A.集成的陆地地震获取和监视系统
[0056] 1 ?系统配置
[0057] 图4A-4B示意性地说明了根据本公开内容生成信息（例如，地质、地质力学、地球 物理等）并成像地下体积或地层的地球地下结构的集成的地震获取和监视系统100的平面 图和正视图。虽然是在基于陆地的实现的情况下进行讨论，但是系统100可以在海洋勘测 中使用，如随后参考图4E-4F详细描述的。
[0058] 系统100包括一个或多个源130、在相对于地层（即，地下体积）的第一布置中的 表面接收器120,以及与表面接收器120通信的记录单元140。在这第一布置中，表面接收 器120基本上水平地布置在相对于地层的一个或多个阵列110中（即，位于地面的近表面 上并且相对于地面和下面的地层基本上平行地布置）。可以提供离水平或平行的任何可接 受的偏差（例如，角度），如本领域技术人员理解的。
[0059] 表面接收器120可以部署为自主的点接收器或者利用电缆布置在一个或多个在 阵列110中。无论以哪种方式，表面接收器120都关于勘测区域隔开，如图4A中所示，并且 每个表面接收器120可以有一个或多个传感器122。传感器122的间隔给出特定的分辨率 并且可以为给定的实现设计。传感器122测量地球物理信息并且可以包括用于获得多维能 量的单分量或多分量（即，3-分量）传感器。给定的传感器122可以包括加速计、速度地震 检波器、光纤传感器、麦克风等，并且传感器122的阵列110可以使用这些的任意组合。
[0060] 除了表面阵列110,系统100还具有位于地震勘测区域内或之外的多个"掩埋"阵 列150。掩埋阵列150由在相对于地层的第二布置中的多个掩埋接收器或传感器152组成。 在这第二种布置中，给定阵列150中的传感器152相对于地层基本上垂直地布置（S卩，相对 于地面和下面的地层基本上垂直地布置）。可以提供离垂直的任何可接受的偏差（例如，角 度），如本领域技术人员理解的。虽然阵列描述为被掩埋，但是阵列可以是近表面的传感器 的"浅阵列"。掩埋或浅阵列可以是永久性的或者可重新部署的。每个传感器152可以有 一个或多个单或多（三）分量传感器。最后，阵列150和传感器152的间隔给出特定的分 辨率并且可以为给定的实现设计。
[0061] 一般而言，给定的掩埋传感器152可以使用加速计、地震检波器、水中地震检波 器、光纤传感器、麦克风或者其它类型的传感器，这些可以与和表面接收器120 -起使用的 传感器122相同或不同。同样，传感器152的给定阵列150可以使用这些类型传感器的任 意组合。如以下指出的，每个传感器152可以优选地使用具有地震检波器元件并具有集成 在其中的低噪声放大器的三分量地震检波器。掩埋传感器152在浅钻孔154中的每个阵列 150中垂直布置，如随后描述的，这些浅钻孔的深度是几十米。
[0062] 一个或多个地震源130把声能传递（impart)到地面中。对于这种基于陆地的实 现，地震源130可以是振动器，但是也可以使用其它类型的源。传感器122和152接收在地 下结构的边界反射和折射之后被传递的能量，并且随后传感器数据利用无线技术或其它通 信技术传送到记录单元140。最后，地层可以具有一个或多个被钻入或被建议钻入地层中储 层下面的感兴趣的井筒115。
[0063] 用于勘测获取的一个或多个地震源130可以是常规的源，诸如振动器、炸药爆破 等。如果使用多于一个源130,则它们可以生成进入地层的不同输入能量，这可以产生进入 不同阵列110和150的不同类型的地震能量。例如，用于表面阵列110的一个源130可以 使用振动器，而用于掩埋阵列120的另一个源130可以使用炸药爆破。实际上，所使用的源 130可以不同并且可以产生不同的带宽，或者，所使用的源130可以相同或不同，但是可以 被同时使用。这些和其它变体也可以使用，如关于本公开内容的利益可以理解的。
[0064] 一般而言，系统100的整体配置（即，阵列110和150及源130如何布置、彼此隔 开，等等）是由目标深度、期望的空间分辨率和其它因素确定的。应当指出，阵列110和150 在两维中的布置不需要遵循如图4A中所示的规则模式，而是还可以放在某种更随机的布 置中；假定阵列110和150的表面坐标以足够的准确度已知。
[0065] 在勘测期间，系统100使用阵列110和150的两种布置（S卩，朝向和间隔）来提供 地层的不同分辨率并提供地层相对于地震能源的相同源130的不同透视或焦点。与地层水 平地布置的表面阵列110相比与地层垂直地布置的掩埋阵列150对地震能量具有不同的朝 向。由此，不同的透视或朝向可以用来进一步增强地层的图像和所确定的特性，如本文中所 公开的。
[0066] 在勘测期间，例如，地震源130 "射"入掩埋阵列150并且信号被记录。当信号被 数据处理系统400处理时，来自这些掩埋阵列150的信息用来确定勘测区域中浅地球的弹 性特性。进而，所确定的弹性特性用来优化在表面接收器120中记录的信息的处理。而且， 如随后讨论的，掩埋阵列150还用于地下地层中微震事件的被动监视。
[0067] 如图4B中所示，在系统100中使用的少数几个掩埋阵列150相对于一些地震源 130、表面接收器120和现有或未来的井筒115示意性地示出。如前面指出的，掩埋阵列150 具有部署在感兴趣区域内浅钻孔154中的垂直布置的接收器或传感器152。每个钻孔154 都具有垂直地位于其中的一行几个传感器152。这些钻孔154可以是来自周围钻井的现有 钻孔，或者可以为此目的而钻。虽然传感器152可以以各种方式悬挂在钻孔154中，但是传 感器152优选地部署在管道156上。钻孔154可以用把传感器152耦合到周围岩石并且适 当匹配周围岩石的P和S阻抗的介质填充。在有些实现中，传感器152可以固定（cement) 在钻孔154中，但是传感器152可以是位于填充钻孔154的流体中的水中地震检波器。
[0068] 不考虑耦合方法，钻孔154可以具有用于在大约每20米部署的大约四至七个传感 器152的适当深度。一般而言，当存在非常高级别的表面噪声时，钻孔154可以钻得更深， 或者，如果表面噪声不是什么问题，则可以钻得更浅。当然，可以使用更多或更少的接收器 152,并且它们可以具有任何合适的间隔，优选地在钻孔154中彼此均匀地隔开。
[0069] 图4A-4B中阵列110和150的两种不同布置主要关于传感器的朝向，但是对阵列 110和150使用的密度（S卩，涉及传感器之间的间隔和相对于地层的放置的空间密度）也可 以相同或不同。也可以使用其它类型的不同布置。例如，图4C和4D示意性地说明了所公 开系统100利用不同传感器阵列布置的另一种基于陆地的实现的平面和正视图。在这里， 系统100包括形式为多个传感器162的表面贴片阵列的第二阵列160。在一个例子中，贴片 阵列160可以让其传感器162布置在IOOm乘100米的矩阵中，其中每10米布置一个传感 器162。其它配置也可以使用。虽然一般而言，贴片矩阵160具有比表面阵列110更密集 的传感器162的集合和配置，并且可以放在地面上与表面阵列彼此不同的位置。这些表面 贴片阵列160可以在除掩埋阵列150之外附加地或者代替之使用，以提供用于所公开系统 100的第二阵列布置。
[0070] 2?勘测过程
[0071] 在理解勘测系统100之后，现在讨论转向图5所示根据本公开内容的地震勘测过 程300。过程300在图4A-4D基于陆地的实现的情况下进行讨论，但是可以同等地应用到本 文所公开的任何其它实现。广义地讲，在地震勘测期间由传感器152 (和/或表面贴片传感 器162)的第一布置收集的信息增强利用传感器122的第二布置获得的地层的特性（例如， 地下地质、近表面速度模型等）的计算。
[0072] 更具体而言，为了勘测地层，具有多个第一传感器的一个或多个第一阵列相对于 地层布置在第一布置中（方框302)。这些包括，例如，图4A-4D中在表面布置在阵列110中 的表面传感器122。这些水平布置的传感器122可以在感兴趣的期望区域中并且以期望的 间隔布置并放置。
[0073] 此外，具有多个第二传感器的一个或多个第二阵列相对于地层布置在第二布置中 (方框304)。这些第二阵列可以包括，例如，图4A-4B中传感器152的掩埋阵列150,这些传 感器可以利用新的或现有的钻孔154在期望的区域中并且以期望的间隔布置并放置。因为 掩埋阵列150是垂直的，所以它们与表面阵列110具有相对于地层的不同布置（朝向）和 地震能量。此外，掩埋阵列150可以与表面阵列110具有不同的间隔和放置。
[0074] 除了掩埋阵列150或者作为其代替，第二阵列可以包括图4C-4D中传感器162的 表面贴片阵列160。即使表面贴片阵列160是水平的并且具有与表面阵列110相同的相对 于地层的朝向，表面贴片阵列160也仍然与表面阵列110具有相对于地层的不同布置，因为 它们具有与表面阵列110不同的密度、间隔和放置。
[0075] 第一地震数据142利用第一传感器122收集，并且第二地震数据142利用第二传 感器152/162收集，用于在记录单元140记录（方框306)。数据的收集是响应于地震能量而 进行的，其中地震能量可以来自一个或多个主动源130(例如，爆破装药（blast charge)、 振动器、气枪、水枪、电火花震源（sparker)、脉动源、压缩波源和剪切波源）或者来自被动 源（例如，地震、断层滑动（fault slippage)、本地井筒115的生产、本地井筒115中的断裂 操作、冰的破裂、具有可识别的位置的环境源）。用于两个阵列110和115的数据142可以 在相同或不同的时间获得。
[0076] 收集到的第一和第二地震数据随后利用数据处理系统400组合（方框308)，并且 从组合的地震数据确定地层的至少一个特性（方框310)。地层的任何多个特性都可以确 定并且可以包括，但不限于，地下结构、近表面（压缩和剪切）速度模型、地下的各向异性参 数、声学和剪切阻抗、非弹性参数、弹性参数、地层密度、地层储层的脆度、刚度、储层的断裂 属性、储层的密度、地层或者其部分的孔隙压力，等等。
[0077] 为了从组合的地震数据确定地层的至少一个特性，通过利用从第二地震数据计算 出的约束来约束利用第一地震数据确定的模型，可以成像特性的模型。在成像中使用的模 型可以是速度、剪切速度、压缩速度、各向异性参数、衰减参数等的模型，并且成像过程可以 使用基于KirchhofT的、基于RTM的或者基于波动方程的技术。
[0078] 在一种特定的实施例中，成像可以利用来自第二（例如，掩埋、垂直或者更密集 的）地震数据的惩罚约束对第一（例如，表面）地震数据使用波形反演（WFI)，以便从地震 数据的波形信息构造地球模型参数，例如，压缩速度、剪切速度和密度。在WFI技术中，地下 的特性，诸如压缩速度，是通过利用地下特性的当前估计最小化（a)在一组阵列（例如，表 面接收器120的阵列110)记录的数据与（b)在那些相同接收器120建模的数据之间的第 一差值来确定的。在这里，这第一差值同时利用用于其它组阵列，诸如掩埋阵列150,的等效 第二差值进一步最小化，使得联合差值在阵列110和150的组之间被最小化。可替代地，用 于其它阵列（例如，掩埋阵列150)的第二差值可以被最小化，并且从掩埋阵列150的分析 得到的预定特性可以随后在模型的更新中用作最小化第一阵列的第一差值的约束。
[0079] 在另一种实施例中，通过利用第二（例如，掩埋、垂直或更密集的）地震数据约束 浅表面波反演，成像可以生成地层的近表面模型。然后，第一（例如，表面）地震数据利用 所生成的近表面模型来成像。在这种情况下，第二数据集（即，来自掩埋阵列150的）提供 详细的"上向钻孔"信息，这种信息可以约束表面波反演并且提供更详细和准确的近表面模 型。如将理解的，这种近表面模型可以利用第一数据集（例如，来自表面阵列110的）帮助 产生地下的准确图像。由掩埋阵列150提供的上向钻孔信息比常规的上向钻孔爆破时间更 丰富，因为掩埋阵列信息提供压缩和剪切速度信息，以及衰减测量。因此，静态校正可以在 处理期间被避免并且可以用通过表面层的更准确的成像步骤代替。
[0080] 在进一步的处理中，地震数据可以响应于来自被动或主动微震事件的微震能量而 利用第二传感器152/162 (并且可选地还利用表面传感器122)来收集（方框312)。当这种 进一步的微震数据被分析时，通过对特性确定添加附加的约束，这种分析可以用来动态调 整之前确定的地层的特性（方框314)。
[0081] 特别地，在组合来自两个透视的收集到的地震数据时（表面阵列110连同掩埋阵 列150和/或贴片阵列160)，系统100从一个透视（阵列150/160)获得关于地层特性的 直接信息（例如，速度模型、衰减等）并且利用来自另一个透视（阵列110)的直接信息精 炼该特性。例如，来自第二阵列150/160的数据可以用来确定在近表面的地层特性（衰减、 P-波速度模型、S-波速度模型、各向异性等）。然后，这种在近表面的信息用作对由来自表 面阵列110的数据确定的相同地层特性的约束。
[0082] 微震事件可以来自断裂、干预及生产，或者事件可以自然发生。例如，在方框306 至310的初始勘测中，初始的近表面速度模型可以响应于主动源130,诸如振动器、炸药爆 破等，而基于表面传感器122的读数和其它传感器152/162来确定。其后，操作人员可以在 区域中挖本地井筒115或者可以操作现有的井筒115在地层的储层中进行断裂、干预、生产 等。诸如钻探、断裂、干预（即，流体或蒸汽注入）、生产和其它主动操作的行为会在由第二 传感器（152/162)(还有可能有表面传感器122)检测的地层中引起微震行为，并且微震事 件的分析可以用来改进近表面速度模型。但是，微震事件不需要被主动地引入。相反，系统 100可以监视由微型地震、断层滑动、表面冰的破裂、具有可识别的位置的环境噪声（例如， 货运列车在本地轨道上的经过）等在感兴趣的区域中造成的被动事件。
[0083] 3.数据处理与建模例子
[0084] 给定对系统100和所使用的整体勘测过程的理解，讨论现在转向关于对地层数据 执行的数据处理和建模的一些细节。
[0085] 如在本公开内容的背景中指出的，基于陆地的地震勘测不使用与帮助浅地球模型 特征化无关的信息并且至多记录在浅爆破/炸药孔的信息来改进浅"静态"模型。相反，所 公开的系统100使用在每个掩埋阵列150 (即，在那个掩埋阵列150中的掩埋传感器152) 获得的上向钻孔信息作为特征化感兴趣区域的浅地球模型的附加信息。
[0086] 由掩埋阵列150获得的信息具有不同的类型，包括即将到来的压缩（P)波能量和 从地球中的层反射的剪切（S)波能量，以及被称为表面波的在近表面中传播的能量。通过 有多个掩埋传感器152在掩埋阵列150中，系统100可以获得在每个掩埋阵列位置的近表 面的详细速度剖面。利用多个掩埋阵列150和地震源130,系统100可以生成并关联跨地震 勘测区域及之外的近表面的详细速度剖面。专业源130,诸如剪切源或者高频源，可以用来 最大化利用这些掩埋阵列150获得的近表面信息。例如，利用剪切源130,剪切信号还可以 容易地在掩埋阵列150中被观察，由此形成近表面的准确剪切速度剖面。
[0087] 此外，掩埋阵列150和地震源130可以位于勘测区域中各个方位角。然后，作为方 位角的函数，掩埋阵列150与地震源130之间方位角的变化可以用来确定浅地球特性的变 化性，其已知为各向异性。为了获得这种信息，数据处理系统400利用标准地震技术或者通 过采用干涉测量技术处理从地震源130到传感器122和152中的记录的信号。由这种处理 获取的结果精炼信息给出了详细的可交付成果（deliverable)集合，其比通常在基于陆地 的勘测者可以获得的标准信息精炼得多。
[0088] 被动微震与主动表面地震的集成还可以进一步增强近表面理解并且可以增强 C-波/p-波成像及关联的储层特征化可交付成果。简言之，通过在除了把传感器122放到 表面之外还把传感器152放到钻孔154中，系统100可以测量通过地球到表面向上行进的 能量（由于近表面中的变化，具有不同的响应），但系统100还可以利用掩埋的传感器152 测量近表面衰减。如将理解的，衰减关于深度和x-y位置变化，并且衰减使检测到的地震信 号的频率变形。在其处理中，系统100使用傅立叶变换来确定地震信号的频率成分并确定 衰减（Q)和其它可交付值。进而，这些值可以三维地在勘测区域之上插值并且可以反馈回 到在其地震数据处理期间由系统100使用的表面模型中。表面模型的插值优选地依赖于加 权来确定其中不存在掩埋传感器152的那些勘测区域中近表面衰减的各方面。
[0089] 利用掩埋传感器152,系统100还可以测量近表面剪切波特性。如将理解的，压缩 (P)波作为Z分量到达钻孔154中，而剪切⑶波作为X-Y分量到达。在许多情况下，常规 的地震数据会不完整，因为其缺乏准确的剪切波速度，尤其是对于近表面。但是，掩埋传感 器152可以给出剪切波速度的测量，这也可以在对缺乏掩埋传感器152的那些区域经勘测 进行三维插值。
[0090] 最后，P-波速度的可交付成果还可以由系统100从可以从表面传感器122和掩埋 传感器152获得的丰富数据集来确定。利用所有这些可交付成果的值，数据处理系统400 可以处理表面传感器122的地震信号并且除去或过滤掉那些不期望或无用的信号分量、事 件等。以这种方式，由掩埋传感器152提供的地震信号增强了系统100利用表面传感器的 正常表面获取。这些及其它数据处理结果可以利用所公开的系统100获得，如以下详细描 述的。
[0091] 4?基于海洋的实现
[0092] 虽然图4A-4D中的系统100针对基于陆地的实现，但是所公开系统100的利益可 以应用到各种基于海洋的系统。例如，图4E示意性地说明了用于基于海洋的实现的集成的 地震获取和监视系统100,具有在水体，诸如大海，中被地震勘测船200拖拽的一根或多根 地震拖缆（streamer)和一个源230。结合拖缆220和源230使用，系统100具有位于海床 中的钻孔254中垂直布置的传感器252的掩埋阵列250。
[0093] 拖缆220上的传感器222可以是水中地震检波器，如在基于海洋的实现中常规使 用的，而源230可以使用一个或多个气枪、水枪或者其它类型的基于海洋的源。如以上指出 的，掩埋阵列250可以为所公开的系统100提供基本上垂直的地震感测。对于它们的部分， 掩埋阵列250中的传感器252可以是以与前面公开的基于陆地的实现相似的方式位于钻孔 254中的加速计、地震检波器、水中地震检波器、光纤传感器、麦克风等。
[0094] 在图4F中，用于基于海洋的实现的系统100同样具有在水体中被地震勘测船200 拖拽的源230。在海床上，系统100具有像前面一样位于钻孔254中的掩埋阵列250,还包 括具有位于海床上的表面传感器262的海底电缆260。作为对掩埋阵列250的添加或选择， 系统100可以具有位于垂直延伸的绳子270上的传感器272。虽然绳子270可以基本上是 垂直通过水体积延伸的垂直电缆，但是这里示出的绳子270实际上是海底电缆260的绳索 (tether)。在这种情况下，绳子270从位于海床的海底电缆260向上延伸、通过水体积并且 到达表面浮标274或到达勘测船。因此，位于这条绳子270上的传感器272可以为所公开 的系统提供垂直感测布置。
[0095] 图4E-4F中系统100的基于海洋的实现还可以如前面一样包括现有的或建议的钻 井（未示出）。除所绘出的气枪阵列，为地震勘测输入能量的其它源230也可以使用。实际 上，勘测船200可以用在冰水中，其中在水表面通过勘测船200或另一个破冰器（未示出） 把冰打破会生成用于地震勘测的能量。海洋动物行为、船的操作等会充当用于勘测的源。主 动地震源可以在海床上使用，并且海床中的井筒中的操作会产生用于地震勘测的能量。
[0096] 以上参考图4A-4F所公开的各种部件中的任何部件都可以彼此互换，以便相对于 地层在第一布置中布置第一传感器122/222/262并且相对于地层在第二布置中布置第二 传感器152/162/252/272。因而，对表面或水平传感器以及对掩埋、垂直或钻孔传感器的参 考仅仅意味着是说明性的。两个传感器阵列可以利用它们的不同朝向操作，如本文所公开 的，并且可以以类似于本文所公开的其它实现的方式操作。一般而言，源130/230可以包括 爆破装药、振动器、气枪、水枪、电火花震源、脉动源、压缩源、剪切波源，等等。
[0097] 5?地震数据处理系统
[0098] 如前面指出的并且如在图6A中示意性地说明的，地震数据处理系统400可以用来 根据本公开内容处理地震数据。一般而言，系统400可以使用可用来存储并处理利用诸如 本文公开的数据获取系统100获得地震数据的任何合适的硬件和软件。如示意性示出的， 地震数据处理系统400具有数据输入模块403，该模块从获取系统100获得地震数据。输入 模块403通过系统的微震应用436连接到各种地震过程410并且最终链接到数据输出模块 404。处理系统400可以能够处理来自各种地震数据格式的数据，诸如SEGY或SEG-2,并且 还可以通过读一种输入格式并写到不同的输入格式在不同格式之间转换。
[0099] 地震数据处理系统400包括多种已知的用于处理地震数据的功能和实用410,除 其它未在这里详细讨论的可能的功能和使用程序之外，还有诸如轨迹合并、带通滤波器、陷 波滤波器、去偏、去尖峰、轨迹集成、轨迹规格化（normalization)、轨迹旋转、缩放、分类、叠 力口、轨迹变细（trace tapers)、可控震源扫描（vibroseis sweep)计算、小波计算、行程时间 生成以及速度建模。
[0100] 除了一些常规的功能和实用410,数据处理系统400还可以包括衰减估计器420。 这个估计器420通过计算有效衰减估计（Q)来给出地层衰减的特点。通过（1)利用角度和 距离校正来校正轨迹，（2)绘制两条校正后的轨迹的傅立叶变化，（3)绘制两个轨迹之间的 振幅比率的日志及（4)通过计算振幅比率的日志的线性回归来计算衰减估计Q，该计算为 两条输入轨迹估计衰减Q。衰减估计Q还可以涉及两层衰减估计。在这里，连同有效衰减 Q，用于厚度、衰减和一层的速度的值用来确定第二层的衰减值。
[0101] 事件拾取（pick)算法422,诸如STA/LTA或修改后的能量比率（MER)算法，可以用 来识别地震轨迹上的地震事件。算法422可以或者返回在轨迹上识别出的最强事件（第一 中断拾取）或者可以返回在该轨迹上找到的全部事件，连同指示事件强度的数值得分。
[0102] 系统400还可以包括矩震级估计器424,以给出来自输入轨迹数据上记录的地震 事件的矩震级估计。估计器424对地震数据应用各种校正因子。
[0103] 数据处理系统400可以包括利用衍射叠加生成地震数据的图像的微震成像器 430。各种选项可用于处理正常的地震数据（其中T = 0时间是已知的）和微震数据（其 中事件的起始时间是未知的）。微震成像器430使用行程时间图并使用利用规定为深度或 高度的Z分量的速度模型。输入数据利用从给定源位置到每个传感器位置的射线跟踪的行 程时间变平（flattened)。变平的数据随后利用许多振幅调节步骤之一进行处理；诸如振 幅（沿恒定时间把所有振幅值求和）、绝对振幅（沿恒定时间的振幅的绝对值之和）、平方 振幅（沿恒定时间把振幅平方值求和）、正平方振幅（仅正振幅之和并求平方）以及负平方 振幅（仅负振幅之和并求平方）。
[0104] 微震成像器430为每个爆破位置生成一维阵列；该阵列的长度等于记录轨迹。来 自振幅调节步骤的结果传递到地震成像步骤，该地震成像步骤做以下事情之一：计算所有 振幅之和、选择最大值或者选择最小值。进而，这个值放在输出图像空间中的爆破X、Y和Z 位置，并且算法对下一个爆破X、Y和Z位置重复。
[0105] 除了以上描述的成像算法，成像器430还可以计算相似度或协方差，以优先加权 看起来"扁平的"数据，同时不强调看起来不"扁平的"数据。这会导致比利用标准衍射叠 加所获得的显著更清楚的图像。
[0106] 数据处理系统400可以包括经由通过速度模型的射线跟踪并卷积射线跟踪的行 程时间与小波来生成模拟微震事件的微震建模器432。表面和地下几何结构的任意组合都 可以生成，以模拟从表面阵列（110)、掩埋阵列（150)的到达，并监视井筒。如果建模器432 计算运动学（kinematics)(行程时间）但不计算动力学（振幅），则诸如双耦合的微震事件 可以通过添加用于期望源机制的振幅修改来适当地处理。
[0107] 数据处理系统400可以包括包含建模各种微震相关数据对象的应用实体集合的 微震数据库434。这种设计允许应用与这些对象一起工作，而对象的存储和检索是经数据库 执行的。
[0108] 最后，数据处理系统400可以包括微震应用436,该应用可以是终端用户微震处理 软件应用。应用436包括事件检测、事件定位、微震成像、矩震级计算、矩张量反演以及帮助 终端用户解释地震数据的各种显示工具。
[0109] 6.工作流
[0110] 为了优化勘测的位置，使用图6B中的优选工作流450,使得勘测可以定位在地质 空隙（play)有希望的区域中，诸如页岩或非常规空隙中或者甚至基于海洋的环境。工作 流450还描述了如何延伸并使用这种信息从集成的获取和监视系统100获得地质、地球物 理和地质力学特性。
[0111] 如图6B中所示，可以进行常规的地质评估452和岩石物理评估454,以定义并特征 化其中可以使用集成的获取和监视系统100的地质空隙。这些可以用来分析岩石物理属性 456,诸如声学阻抗、剪切阻抗、泊松比率、地质力学、脆度等。
[0112] 一旦集成的获取和监视系统100用来特征化储层，系统100就可以基于地震数据 的处理和分析提供多个可交付成果458,包括P-波反演；P-波和转换-波数据的联合反演； 剪切波分割；地下的各向异性参数；声学和剪切阻抗；弹性参数；非弹性参数、地层密度；用 于脆度、刚度、断裂和密度及其它的储层属性的各个图；衰减；孔隙压力等。由此，可交付成 果使操作人员能够开发出用于完成并生产该空隙的策略460。最后，如在本公开内容的另一 部分中讨论的，通过利用掩埋阵列150被动地监视以测量微震事件，系统100还可以在确定 完成操作462的效率中使用，如以下在部分B中将讨论的。
[0113] B.利用掩埋阵列的被动监视
[0114] 在之前对所公开系统100的讨论中，掩埋阵列150(和/或贴片阵列160)已经与 表面阵列110集成，以增强基于陆地的或基于海洋的地震获取和分析。除了这种方法，勘测 区域中在目标井筒115附近的阵列150/160还可以用于微震事件的被动监视，其中微震事 件或者是自然发生的或者是由于断裂、穿孔、干预或钻井中的生产操作而引起，如前面提到 过的。优选地，由于其相对于地层的特定朝向，因此所使用的阵列类型是垂直布置的掩埋阵 列。
[0115] 图7A-7B仅示出了前面讨论过的系统100的一部分，略去了表面接收器（120)等。 虽然是为基于陆地的实现示出的，但是相同的讨论适用于基于海洋的实现，就像在图4E-4F 中。如前面一样，垂直或掩埋阵列150包括在几十米深度的浅钻孔154中垂直布置的多个 单-或多分量接收器或传感器152。传感器152可以用带子绑到或者附连到位于钻孔154 中并固定在位的管道156。由凸缘耦合的PVC管对于这个目的可以很好地工作。
[0116] 不是像前面讨论的主动获取中那样利用在表面的地震源（130)，系统100使用在 目标井筒115或者其附近发生的微震事件117的被动源用于地震勘测。微震事件117可以 由断裂、穿孔或干预操作；由来自地层的流体的产生；由流体注入钻井；或者由某种其它操 作而引起。
[0117] 传感器152检测由事件117生成的地震能量，并且记录单元140记录传感器信息 供以后处理。进而，来自检测到的事件117的所记录信号被数据处理系统400处理，以确定 产生该信号的微震事件117的特性。
[0118] 具有掩埋阵列150的系统100可以用来还记录在地下与任何钻探、干预或生产行 为无关的自然发生的事件，诸如由微小地震和断层滑动造成的事件。因而，以下描述的分析 也可以应用到这些自然发生的事件并且，在这么做时，可以在钻探、干预和生产相关的行为 之前建立行为的基线。在收集到这种基线信息之后，进行与在钻探、干预和生产行为之后生 成的微震行为的比较可以增强地层的特性确定并且可以给出钻探操作的安全性测量，以及 这些操作对感兴趣的浅蓄水层或其它地质结构的潜在影响的测量。
[0119] 因此，系统100可以用于按需监视，以便通过使用从前面讨论的集成的掩埋阵列 150和表面地震数据获得的增强近表面模型更准确地定位微震事件117的震源。例如，对 于断裂处理期间利用微震事件117进行测绘，已有的数据用来构造初始的速度、各向异性、 统计和衰减模型。然后，如在前面部分中讨论过的集成的系统100用来把3D数据记录到掩 埋阵列150中，从而速度、各向异性、统计和衰减的初始模型可以被更新。而且，如早先公开 的，利用由精炼的地球模型提供的相同利益，本系统100可以在没有行为发生时用来记录 微震行为的基线。
[0120] 在更新模型之后，操作人员执行断裂处理、穿孔操作或者其它干预。例如，操作人 员可以利用表面泵113把处理流体向下泵送到井筒115中并且断裂地层的一部分，或者可 以在井筒115的外壳中进行穿孔。同时，系统100的被动监视进行地震信号的持续记录。利 用掩埋阵列150获得的地震信号的数据在现场交给记录单元140并且最终交给数据处理系 统400,在那里可以执行数据调节和清理。
[0121] 通过利用本文详细描述的技术的处理，数据处理系统400检测微震事件117并且 定位那些事件117的震源。然后，执行多种计算，以显示并分析事件117。例如，矩震级和 震源的位置利用误差分析来计算，并且震源可以在地图视图、横截面视图、3D视图、柱状图、 交会图（cross plot)等中显示，使得震源可以用于高级成像。矩张量反演分析对对应于每 个事件117的震源执行，并且断层破裂网络可以最终从该信息构造。此外，在微震事件117 被定位（或者与那个行为结合）之后，地震事件117的全矩张量可以通过不仅反演微震事 件117在掩埋阵列150的到达时间并且也通过反演事件117的相位和极性而获得。然后， 这个矩张量可以被解释，以特征化岩石实际破裂的途径并且从这个信息生成地球中断裂的 网络。
[0122] 当感测微震事件117时，主要的困难是确定事件是否实际发生。为此，在图8A中 示出的微震监视过程500可以用来分析地震能量并且以置信因子或概率水平确定微震事 件117是否已经被检测到。在地层的地震勘测中，传感器152的阵列150相对于地层基本 上垂直布置，如前面所指出的，并且事件的数据利用传感器152收集。然后分析用于垂直阵 列150的地震数据（方框502)。如本文中所指出的，事件117可以主动或被动地引起。
[0123] 在第一阵列（例如，150A ;图7A)的时差是通过分析为第一阵列150A收集到的数 据来分析的（方框504)。如在本文中所使用的，时差可以指，关于（相对于，in relation to)在给定分量方向（例如，Z方向）中传感器152之间的偏移量，地震能量在传感器152 的相对到达时间。时差可以指，关于在给定成分方向中传感器152之间的偏移量，地震能量 在传感器152的频率变化。还有，时差可以指，关于给定方向中的偏移量，地震能量在传感 器152的振幅变化。因而，除了相对到达时间，时差还可以指地震能量的信号关于传感器偏 移量的频率变化（衰减）和/或振幅变化（衰变）。
[0124] 在传感器150A的时差的检测寻找跨阵列150A的传感器152检测到的地震能量的 特定发展。例如，根据传感器152如何垂直布置并且地层中微震事件117的地震能量将如 何跨传感器152的阵列150A传播并被其检测，时差可以呈现特定的线性发展。换句话说， 在阵列150A的传感器检测之间的相对时间差可以是线性的，但是诸如距离的二次关系的 其它特性也可以在传感器152之间被感测到。关于在一个阵列的线性风格的时差的细节在 图14的轨迹中示出。
[0125] 以任何一种方式，为了成为被检测到的感兴趣的时差，用于阵列150A的时差都会 需要具有特定的特点（即，线性斜率、极性、持续时间、函数等）并且可以需要超出某个期望 的阈值水平。当检测到感兴趣的时差时，指示微震事件117的检测的置信因子或概率水平 增加（方框506)。这种置信因子可以在随后的处理中用来确定微震事件117实际被检测 到。
[0126] 作为进一步的确认，阵列150A的地震数据可以被分析，以检测第二类型的波在已 经识别出第一类型的波之后稍晚或稍早的时间点被检测到。例如，分析可以指示来自P-波 的时差在阵列150A在一个时间点被检测到。然后，进一步的分析可以寻找在识别出的P-波 之后离具有可比性的S-波的到达的时差。这种分析可以对相同阵列150A的相同分量方向 (例如，Z)执行，或者可以对相同阵列150A的一个其它分量方向（例如，X或Y)执行。
[0127] 因而，在检测到第一阵列150A的至少一个分量方向中的第一时差之后，过程500 可以分析第一阵列150A中传感器152的其它分量方向的地震数据，以检测其它分量方向 (例如，X-和/或Y-分量）中的相同时差（决定508)。如果第一时差在这些方向当中的 一个或两个当中被检测到，则置信因子可以增加（方框510)。
[0128] 在检测到至少第一阵列150A中的第一时差之后，通过分析在意图事件 (purported event)将在一个或多个第二阵列150B-C检测到的可比或预期时间为一个或 多个第二阵列150B-C收集到的数据，在阵列150B-C的一个或多个第二传感器中检测到第 二时差（方框512)。
[0129] 同样，第二时差可以在一个分量方向（例如，Z-分量）被检测（决定514)，以增加 置信因子（方框516)，并且可以在其它分量方向（X-和/或Y-分量）被检测（决定518)， 以进一步增加置信因子（方框520)。来自阵列150A-C的时差的细节进行比较，以确定时差 彼此具有可比性（决定522)。这些步骤514-522可以对系统100的几个垂直阵列150A-C 重复。
[0130] 为了可比，位于不同传感器阵列150的两个时差在大约相同的预期时间发生并且 具有相同的特点。例如，根据传感器152如何垂直布置以及地层中微震事件117的地震能 量将如何跨传感器152的阵列150A传播并被其检测，由位于一个阵列150A的传感器152 检测到的时差可以呈现出特定的线性发展。换句话说，位于阵列150A的传感器检测之间的 相对时间差可以是线性的，但是，诸如距离的二次关系的其它特点也可以在传感器152之 间被感测到。以任何一种方式，具有可比性的用于第二阵列150B的时差都可以在可比或预 期的时间具有相同的特点（即，线性斜率、持续时间、函数等）。但是，阵列150B-C之间的时 差的极性可以不同，其中一个阵列150A示出在与任何其它阵列150B或150C相反的方向中 的运动（推或拉）。
[0131] 在任何情况下，系统100都可以响应于确定由独立阵列150A-C检测到的时差具有 可比性而声明微震事件117的发生（方框524)。例如，置信因子的值可以在这种声明中使用 并且可以定义微震事件的发生和检测的置信度质量。这种置信因子可以在每个阵列150A-C 确定并求和，以作出最后的确定。
[0132] 如从以上可以看到的，建立微震事件117已经被检测到的置信因子可以依赖于或 者可以不依赖于查看在传感器150A-C的几个分量方向上的时差。虽然这可以增加置信因 子，但是严格来说在相同垂直阵列150A-C的其它分量方向中检测到相同的时差并不是必 需的，因为不是所有地震能量都可以以这种方式被检测。相反，过程500可以继续对其它阵 列150B-C的分析，即使过程500不在方框508在不同分量方向中检测在同一阵列150A的 相同时差。
[0133] 在地层的感兴趣区域之上，最终的置信因子可以与事件117和阵列150A-C关联。 当处理地震信息时，当处理信息以便调节为地层确定的任何模型、特性或其它方面时，基于 置信因子的权重可以应用到在掩埋阵列150A-C的各种事件117。例如，图8B示出了多个掩 埋阵列150A、B、C等的示意性平面图。每个阵列150A-C的极性（+或-)连同阵列150已经 从微震事件117检测到时差的置信因子一起指示。
[0134] 虽然在图8B中以非常简化的术语示出，但是跨下面的地层（在阵列150下面）微 震信息利用其极性和置信水平的扩展可以帮助进一步特征化微震事件117,下面的地层，以 及来自微震事件117的地震信息如何可以与来自表面阵列（未示出）的地震信息集成或组 合。一般而言，在特征化或建模下面地层的特性时，当使用掩埋阵列150的地震数据作为对 表面地震数据的约束时，置信因子可以用作加权因子，如本文中所公开的。
[0135] 如以上所指出的，检测和成像微震事件117具有几个挑战。首先，存在与自然发生 或者甚至由井筒115中的断裂或其它操作引起的微震事件117(例如，微小地震、地球偏移 等）相关的几个未知变量。特别地，事件117的起始时间h是未知的，并且甚至充当事件 源的机制也可能不知道。另外，检测微震事件117必须处理非常微弱的地震信号并处理与 那些微弱信号相比而言非常高级别的噪声。此外，检测必须处理速度、衰减、各向异性和其 它特性如何影响弱地震信号。而且，如果关于源机制的细节没有被结合，则对叠加地震信号 的尝试会破坏结果产生的图像。
[0136] 对图8A的过程进行扩展，图9A-9C示出了用于检测微震事件117并处理所涉及的 挑战的附加细节。一个入门（gateway)挑战涉及，当地震信号被掩埋传感器152检测到时， 即使事件117的源机制和起始时间未知，所公开的系统100最初都能检测微震事件117的 能力。为此，由所公开的系统100对微震事件117的被动监视遵循如在图9A中概述的几级 检测620。
[0137] 在第一级（622)，每个给定的掩埋阵列150都检测地震信号，并且系统100通过首 先查看检测到的时差来确定微震事件117已经发生-S卩，对于每个给定的阵列150,事件 117如何被多个传感器152检测。为此，系统100取给定的阵列150A进行分析。因为用于 给定阵列150A的传感器152位于相同的大致位置，所以在给定的阵列150A将不存在极性 翻转。因此，给定阵列150A的掩埋传感器152利用线性相似度（或者等效的事件检测技术， 诸如tau-p变换）检测微震事件117的时差，其中最下面的接收器152的Z分量检测地震 信号，下一个传感器152在之后一个时间检测Z-分量中的信号，沿着阵列150A向上依此类 推。因而，如果地震信号的检测沿着阵列150的接收器152线性地在Z分量中向上传递，则 系统100确定潜在的微震时间117已经被给定的阵列150A检测到。检测可以查看时差，因 为它关于沿着垂直布置的传感器160的频率变化和衰减变化。最后，检测还可以需要阈值 信号值来消除由各种异常、假阳性或噪声造成的信号的检测。
[0138] 在相同的给定阵列150A，系统100可以在给定阵列150A的掩埋传感器152的水平 分量中查找检测到的事件的相同速度。检测到的事件的速度是由传感器152的Z分量中的 地震检测的斜率确定的。在水平分量中，这同一个斜率可以在传感器152的地震检测中找 至IJ。那个检测事件的斜率非常接近阵列150A在地下的位置的压缩波的本地"表观"速度。
[0139] 可以进行类似的过程来找出所述记录数据的水平分量中的压缩类型事件，其中相 关联的斜率也是本地"表观" P-波速度。类似地，通过定位水平和垂直分量中一致的事件， 其中斜率近似地等于在掩埋阵列位置地下的表观剪切波速度，该过程可以用于在相同掩埋 阵列150A的事件的S-波检测。随后，处于相同掩埋阵列150A的事件检测用作如上指出的 与检测到的事件关联的稳健性指示器或置信因子。
[0140] 如以上指出的，事件到达钻孔154的速度是"表观"速度-不一定是钻孔154的区 域中近表面的真正P-或S-波速度。该表观速度等于或大于在钻孔154的真正P-或S-波 速度。该表观速度可以大于在钻孔154的真正速度，因为事件117可以以倾斜的角度到达阵 列150。如果事件直接就在阵列150下面，则表观速度可以精确地匹配在钻孔154的P-或 S-波速度。
[0141] 简单地作为例子，图14在垂直分量列中示出了检测压缩波时差590的掩埋传感器 (152)的阵列（150)的轨迹。于是，预期具有可比性的剪切波遵循压缩波590的检测，使得 分析基于现有的速度模型来寻找相同垂直分量上来自剪切波的具有相似斜率并且在预期 延迟之后到达阵列的时差。实际上，图14示出了在这种适当的时间之后在垂直方向中由阵 列中传感器对具有可比性的剪切波时差595的检测。
[0142] 此外，掩埋阵列的传感器（152)的水平（北）分量同时检测到与压缩波时差590 具有可比性的时差并且同时检测到与剪切波时差595具有可比性的另一个时差。因而，在 阵列（150)的一个或多个分量方向中一种类型波的检测可以用来跟踪并定位其它分量方 向中其它类型波的可能检测。通过考虑速度和位置的相对差，这也可以在系统100的各种 阵列（150)之间重复。
[0143] 返回图9A，如果潜在微震事件117的检测已经在给定的阵列150A被触发，则系统 100前进到第二检测级￠24)。在这里，系统100确定在不同表面位置的掩埋阵列150B-C 是否存在事件117的任何一致的检测。基于掩埋阵列150A-C的物理布置以及地面模型，在 其它阵列150B-C中找出一致的检测使用特定的时间窗口。
[0144] 通过执行这个检测级，系统100可以确定两个或更多掩埋阵列150A-C是否在检测 的第一级（622)下检测到微震事件117。如果没有，则由一个给定阵列150进行的检测可以 被认为是噪声或假阳性。否则，在两个或更多阵列150A-C检测到的地震信号给出信号产生 于微震事件117的进一步指示。事件117的极性或相位不需要在每个掩埋阵列150A-C都 相同。因此，在每个掩埋阵列150A-C事件117的极性都被检测并记录，用于将来矩张量的 确定。系统100的这个特征可以消除为在【背景技术】中讨论过的相关技术指出的一些困难。
[0145] 在第三级￠24)，系统100确定在每个掩埋阵列位置用于P-和S-波中微震事件 117的一致的检测信号，以及事件117的极性和相位，然后确定跨多个掩埋阵列150A-C的一 致性。如果一致的P-波和S-波已经被多个掩埋阵列150A-C检测到，则系统100可以在某 种程度上确定所检测到的事件117是地震数据中的微震事件。如果只检测到一致的P-波 或S-波，则系统100关于检测会有较小的确定性。这个确定性水平在本系统100中被转化 成作为用于检测到的事件117的稳健性指示器或置信因子。
[0146] -旦事件117被检测到并确定是微震事件，系统100就使用任意各种射束导向算 法和方法（例如，KirchhofT方法或波动方程方法，诸如逆时偏移（RTM)技术）来找出微震 事件的震源。在最后一级￠28)，系统100使用本文公开的各种方程来确定微震事件117的 属性，进行分析。本文所讨论的至少一些检测到的信号的处理可以实时地运用。否则，如将 理解的，利用记录的数据的后处理行为也可以执行。
[0147] 而且，系统100从利用掩埋传感器152获得的地震信号成像事件117。依赖于源机 制，检测方案￠20)不必处理具有方位角的极性变化。实际上，通过使用定位事件117的掩 埋阵列150A-C的多个地震信号，源机制可以重构。
[0148] 图9B示出了在现场用于监视微震事件117的方案（630)。系统100是通过把掩埋 阵列150A-C安装在现场（632)并且记录方位爆破￠34)来设置的。来自方位爆破的地震 数据通过记录的绝对时间来分类（即，转换成炮道集（shot gather)) (636)，并且对原始数 据进行处理，以除去噪声￠38)。方位爆破用来确定传感器朝向并定位掩埋阵列150A-C的 水平和垂直传感器152 (640)。原始数据被处理，以除去噪声（642)，并且确定用于处理事件 数据的最优处理流（644)，如以下讨论的。
[0149] 在初始设置完成后，在现场执行微震监视￠50)。当输入数据在断裂操作等期间从 现场到达时（652)，通过记录的绝对时间把地震数据分类（即，转换成炮道集）（654)。基于 在早先阶段中确定的朝向角，收集到的数据对传感器朝向进行校正（656)，并且之前确定的 最优处理流应用到微震数据￠58)。
[0150] 根据校正后的地震数据，系统100执行事件检测￠60)(见图11B)。在检测到微震 事件117之后，系统100确定用于检测到的微震事件117的震源（680)并且为每个震源计 算矩震级（682)。系统100可以使用任何各种射束导向算法和方法，例如，Kirchhoff方法 或波形方程方法，来找出微震事件的震源。依赖于事件的源机制，振幅在有些钻孔上可以是 波峰而在其它钻孔上是波谷。基于简单地把事件振幅加到一起的射束导向会导致又差又不 准确的图像。修改成像器以校正与源机制相关的振幅变化会提供显著改进的图像。
[0151] 在知道震源和矩震级之后，系统100对每个震源执行矩张量反演（684)并且从矩 张量确定断层破裂网络（686)。本文所公开的算法和方法用于这些计算和确定。
[0152] 图9C示出了事件检测的更多细节（660)。对于每个掩埋阵列150A-C(662)，可以 利用短期平均/长期平均（STA/LTA)算法在掩埋阵列150A-C的单个轨迹上拾取预期事件 (664)，所述方法是用于识别有效事件并拾取由水力断裂造成的微震中的到达时间的标准 方法。预期事件还可以利用修改能量比率（MER)算法或者通过使用任何其它合适的技术在 掩埋阵列150A-C的单个轨迹上拾取，其中MER算法可以在有噪声的微震轨迹上给出一致的 第一到达时间。优选地，事件检测使用掩埋阵列的多于一个轨迹或者轨迹全集来确定事件 的时差，如本文中所讨论的，例如，参考图14。
[0153] 对掩埋阵列150A-C的所有轨迹计算相似度，以确定到达事件的表观速度￠66)。 可以作出预期事件是否已经在阵列150A-C上可接受数量的接收器上被识别出的确定 (668)，从而系统100可以基于到达时间来计算事件的表观速度（670)。然后，作出该表观速 度是否在可接受限值内的确定（672)。如果是，则系统100把为事件拾取的时间以及地震 轨迹传递到事件位置￠74)，这在图9C的阶段￠80)中详细描述。这个事件检测流（660) 可以对垂直或水平分量中任何一个执行并且可以用来搜索P-或S-波事件。
[0154] 如前面所指出的，可以为事件117确定置信因子和极性。当检测到多个事件时，它 们可以通过把事件117的极性转换成相同极性来成像。例如，通过把+极性转换成+并且 把-极性转换成+，所有事件117都可以被转换相同的极性。通过极性相同，每个转换后的 事件117利用在分析过程中确定的其对应的置信因子加权。然后，在成像事件117时，加权 的事件117相加到一起。除了加权，事件117还可以被缩放或取幂。如以上指出的，用于加 权的置信因子可以基于在给定阵列150检测到的给定事件117的时差的相似度、协方差、相 干性或者其它相似性测量。
[0155] 成像事件可以只使用压缩波、只使用剪切波或者同时使用压缩波和剪切波两者。 当压缩和剪切波被成像时，两种波类型之间事件117成像的任何失配都可以用来更新成像 过程中所使用的地层的特性。这种更新可以使用迭代技术或波形反演算法。
[0156] 各种成像技术可以用来成像事件。例如，成像事件117可以使用波形反演，其中波 形反演的目标函数的分量基于之前确定的置信因子来加权。此外，成像事件可以在RTM的 意义上使用弹性成像。
[0157] 图IOA概念性地示出了来自微震事件的被动监视的一些结果。示出了微震事件震 源550的图，具有确定的岩石的韧性特性；后者是通过利用或不利用掩埋信息的利益处理 后的表面传感器的表面地震数据的反演来确定的。这些震源550是关于背景中的井筒560 和地震图570绘制的。如将理解的，由微震事件提供的信息可以揭示岩石特性和断裂处理 的相互影响的细节。此外，微震事件可以用来更新速度模型，尤其是在微震事件位置的附 近。这种更新后的速度模型又可以用来改进表面地震成像或者改进其它附近微震事件的定 位。
[0158] 如图IOB中所示，利用微震事件的被动监视和测绘的结果会有助于预测高产量 的地带并帮助优化完成策略。利用关于通过监视在断裂处理期间发生的微震事件确定的岩 石特性的信息，示出了钻井的两个部分560A和560B。不同的阶段可以相对于处理压力来绘 图，以指示那些阶段具有或多或少在处理之下裂开能力的岩石。同样，这种信息可以预测更 高产量的地带并优化完成策略。
[0159] 如在图IlA中可以看到的，表面数据与掩埋阵列数据的比较指示掩埋传感器最能 检测微震事件，诸如在580指示的事件。
[0160] 如由图IlB指示的，当掩埋传感器（152)在20m之下使用时，系统100可以示出改 进的S/N比，因为表面噪声关于深度会有显著的衰减。因此，掩埋传感器152的深度优选地 至少在大约20m以下。例如，在一种实现中，阵列150上的四个掩埋传感器152可以安装在 从表面算起l〇〇m、80m、60m和40m的深度。如将理解的，图IOB仅仅指示对于地球表面上一 个具体位置表面噪声随深度的结果减小。一般而言，噪声级别关于深度的改进将随着浅表 面条件而变，使得噪声级别的改进是在每个掩埋位置生成的，以优化掩埋阵列150中传感 器152的深度放置。
[0161] 一旦阵列150安装在钻孔154中，方位爆破就可以用来确定接收器传感器朝向的 水平朝向。这些爆破可以是射入（fire)表面地震阵列（120 ;图4A)和掩埋阵列150的相同 地震源，如前面所描述的，或者它们可以是单纯用于那个目的的专用源。而且，如在图lie 中可以看到的，中值滤波器可以用来分离利用传感器152检测到的地震信号值的上行和下 行能量，使得适当的能量可以被分析。其它过滤技术也可以用来实现波模式分离。这些过 滤技术设计成从地震轨迹除去伪像，使得矩震级和矩张量可以从由微震事件生成的这些轨 迹来确定。
[0162] 图IID和IIE示出了分别从P-波微震事件和剪切波微震事件确定的矩震级的例 子。P-波和剪切波事件还在随后描述的图14中说明。在图IlD中，例如，示出了从P-波数 据确定的矩震级，具有来自示例掩埋阵列安装的相关联的误差条，其中各种绳索和穿孔爆 破模拟微震事件。在图IlE中，示出了从S-波数据确定的矩震级，具有与来自示例掩埋阵 列安装的相关联的误差条，其中各种绳索和穿孔爆破模拟微震事件。
[0163] C.用于掩埋阵列中接收器的传感器技术
[0164] 如前面所指出的，表面噪声是利用掩埋阵列检测微震时间的另一挑战。如分析也 已经确定的，掩埋接收器正确地从微震事件记录微弱信号的能力依赖于传感器技术和相关 联的本底噪声、增益设计及记录单元的相关本底噪声，以及系统对来自环境电磁噪声污染 的易感性。因此，掩埋接收器152的传感器技术以及接收器152和记录单元之间配对的考 虑对于微弱（小）微震信号的正确记录会是必需的。
[0165] 实际上，观察直接指示各种传感器和记录系统的组合可以提供惊人的结果。多个 传感器（例如，地震检波器）可以在本领域中用作掩埋接收器152。例如，可用于掩埋接收器 152的一些可用传感器包括SM-64、SM-6正常灵敏度、SM-6高灵敏度以及VectorSeis (也称 为SVSM)-其中每一个都可以从INOVA物探装备有限公司（INOVA Geophysical Equipment Limited)获得。但是，SM-64已经被识别为用作掩埋接收器52的优选传感器类型。其它传 感器易于有不期望的噪声，而SM-64减小了上述问题的影响。SM-64传感器是高灵敏度3C 模拟地震检波器，具有与地震检波器元件集成的带低噪声芯片的放大器。来自SM-64传感 器的放大的信号发送到记录系统，从而克服了增益设置和相关联的本底噪声缺点。这种传 感器的特定细节在授予Hagedoom的美国专利No. 7, 518, 954中公开，该专利的全部内容通 过引用被结合于此。如本文详细描述的，用于掩埋接收器的优选传感器是SM-64传感器或 者具有集成到传感器地震检波器元件中的带低噪声芯片的放大器的可比传感器。
[0166] 图12A比较对目标井中两次绳索爆破作出响应的传感器与记录系统的地震数据。 耦合到记录系统的掩埋阵列150中SM-64传感器的地震数据在第三列中示出。这个数据是 相对于在第一、第二和第四列中示出的掩埋阵列150中其它传感器的地震数据示出的。这 些其它传感器包括SM-6正常、SM-6高灵敏度和SVSM。如可以看到的，耦合到记录系统的 SM-64传感器的地震数据具有更小的噪声，这使得它最适合用于监视微震事件。应当指出， 仅出现的弹性事件（即，在地下由微震源生成的事件以及在地下生成的任何弹性噪声事 件）是由SM-64传感器记录的事件。因此，在其它地震检波器上以及SM-64传感器上出现 的所有其它噪声是与由传感器和相关联表面记录准备的组合生成的电子噪声关联的事件。 因此，虽然可以选择表面装备集合来优化诸如SM-6传感器的另一传感器，但是优选地要小 心，这样一来就不能增强自然弹性噪声上，如可以理解的。
[0167] 补充以上观点，图12B比较用于SM-64传感器和记录系统的几种组合的有效本底 噪声。作为对比，图12C比较用于SM-6传感器和记录系统的几种组合的有效本底噪声。如 可以看到的，接收器传感器正确记录微弱信号的能力高度依赖于它耦合到的记录系统的增 益设置。然而，利用SM-64传感器作为掩埋接收器152可以减小这个问题的影响。
[0168] 图13示出了远场最大速度（m/s)相对于计算出的矩震级Mw的分析建模。SM-64 传感器具有从_4dB到-IdB的良好响应，并且绘出了 SM-64传感器的本底噪声。用于常规 地震事件的矩震级Mw范围挨着用于微震事件的矩震级Mw绘出。SM-64的低本底噪声使得 它很好地适于检测P-波和S-波能量，而没有不期望的噪声。
[0169] 图14示出了在掩埋接收器152中利用SM-64传感器技术来检测微震事件的地震 数据，在这里微震事件模拟为穿孔爆破。通过克服常规传感器和系统中固有的本底噪声限 制，掩埋接收器152中的SM-64传感器技术可以检测P-波和剪切波事件。图14还示出，当 事件的P-波沿掩埋阵列150穿过地下时，接收器的Z分量（右侧面板）如何可以线性地检 测事件。这些P-波检测可以在前面关于图8A和9A-9C讨论的作为水平分量中S-波检测 的检测过程中找到（即，水平东在第一个面板（panel)中并且水平北在第二个面板中）。
[0170] 7?计算和可交付成果
[0171] 如以上指出的，系统的处理可以提供多个计算和可交付成果。以下更具体地讨论 这些当中的一些。
[0172] a.矩震级和矩张量
[0173] 为了计算微震事件或任何其它地震事件，用于P或S波的位移由已知的等式给 出：
【权利要求】
1. 一种地下体积的地震勘测方法，该方法包括： 相对于地下体积在第一布置中布置第一传感器的至少一个第一阵列； 相对于地下体积在第二布置中布置第二传感器的至少一个第二阵列，其中第二布置与 第一布置不同； 响应于第一地震能量而利用第一传感器收集第一地震数据； 响应于第二地震能量而利用第二传感器收集第二地震数据； 组合收集到的第一地震数据和第二地震数据；以及 从组合的地震数据确定地下体积的至少一个特性。
2. 如权利要求1所述的方法，其中在第一布置中布置包括基本上与地下体积平行地布 置第一传感器的所述至少一个第一阵列；并且其中在第二布置中布置包括基本上与地下体 积垂直地布置第二传感器的所述至少一个第二阵列。
3. 如权利要求1所述的方法，其中在第一布置中布置包括相对于地下体积以第一密度 布置第一传感器的所述至少一个第一阵列；并且其中在第二布置中布置包括相对于地下体 积以第二密度布置第二传感器的所述至少一个第二阵列，第二密度与第一密度不同。
4. 如权利要求1所述的方法，其中响应于第一和第二地震能量而收集第一地震数据和 第二地震数据包括通过操作至少一个地震源主动地生成第一地震能量和第二地震能量。
5. 如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个地震源选自由以下组成的组：爆破装 药、振动器、气枪、水枪、电火花震源、脉动源、压缩波源和剪切波源。
6. 如权利要求4所述的方法，其中操作至少一个地震源包括操作至少一个第一地震源 和至少一个第二地震源，其中所述至少一个第一地震源与所述至少一个第二地震源相同或 不同；并且其中所述至少一个第一地震源和第二地震源生成相同或不同的输出能量。
7. 如权利要求1所述的方法，其中响应于第一和第二地震能量而收集第一地震数据和 第二地震数据包括响应于来自至少一个被动生成的事件的第一地震能量和第二地震能量 而收集第一地震数据和第二地震数据。
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述至少一个被动生成的事件选自由以下组成的 组：地震、断层滑动、钻井中的生产操作、钻井中的断裂操作、冰的破裂、具有识别位置的环 境源、装备操作、动物行为以及天气行为。
9. 如权利要求1所述的方法，其中地下体积的至少一个特性选自由以下组成的组：地 下结构、非弹性参数、弹性参数、速度、近表面速度模型、各向异性参数、声学阻抗、剪切阻 抗、衰减、密度、脆度、刚度、断裂属性以及孔隙压力。
10. 如权利要求1所述的方法，其中第一和第二传感器包括加速计、地震检波器、水中 地震检波器、光纤传感器、麦克风或者其组合。
11. 如权利要求1所述的方法，其中每个第二传感器都包括具有地震检波器元件并具 有集成在其中的低噪声放大器的三分量地震检波器。
12. 如权利要求1所述的方法，其中相对于地下体积在第一布置中布置第一传感器的 所述至少一个第一阵列包括： 在地下体积之上的表面上布置第一传感器作为表面传感器； 在地下体积之上的海床上布置第一传感器作为海底传感器；或者 在地下体积之上的水中在至少一根拖缆上拖拽第一传感器。
13. 如权利要求1所述的方法，其中相对于地下体积在第二布置中布置第二传感器的 所述至少一个第二阵列包括在部署成与地下体积的表面基本垂直的至少一个钻孔中耦合 第二传感器的所述至少一个第二阵列。
14. 如权利要求13所述的方法，其中在部署成与地下体积的表面基本垂直的所述至少 一个钻孔中耦合第二传感器的所述至少一个第二阵列包括： 在表面中钻所述至少一个钻孔； 在管子上部署第二传感器的所述至少一个第二阵列； 在至少一个钻孔中部署具有所述至少一个第二阵列的管道；以及 把第二传感器耦合到与所述至少一个钻孔相邻的地下体积。
15. 如权利要求14所述的方法，其中钻所述至少一个钻孔包括在陆地上或者在海床上 钻所述至少一个钻孔。
16. 如权利要求14所述的方法，其中把第二传感器耦合到与所述至少一个钻孔相邻的 地下体积包括把第二传感器固定在钻孔中或者把第二传感器悬挂在钻孔内的流体中。
17. 如权利要求1所述的方法，其中相对于地下体积在第二布置中布置第二传感器的 所述至少一个第二阵列包括把所述至少一个第二阵列悬挂在部署在地下体积之上的水体 中的基本垂直的绳子上。
18. 如权利要求17所述的方法，其中基本垂直的绳子是具有第一传感器的所述至少一 个第一阵列的海底电缆的绳索。
19. 如权利要求1所述的方法，还包括： 响应于微震能量而利用至少第二传感器收集第三地震数据；以及 基于收集到的第三地震数据来调整已确定的地下体积的特性。
20. 如权利要求19所述的方法，其中响应于微震能量而利用第二传感器收集第三地震 数据包括在地下体积中的井筒中引起微震能量。
21. 如权利要求20所述的方法，其中在地下体积中的井筒中引起微震能量包括： 对地下体积执行断裂操作； 在井筒中把外壳穿孔； 从井筒产生流体；或者 在井筒中注入流体。
22. 如权利要求20所述的方法，其中响应于微震能量而利用第二传感器收集第三地震 数据包括响应于在地下体积中自然发生的断裂而获得第三地震数据。
23. 如权利要求1所述的方法，其中组合收集到的第一和第二地震数据包括： 从第一地震数据导出地下体积的第一特征； 从第二地震数据导出地下体积的第二特征；以及 利用所述第一特征或第二特征之一作为对其它特征导出的约束。
24. 如权利要求1所述的方法，其中从组合的地震数据确定地下体积的所述至少一个 特性包括通过由通过从第二地震数据确定的约束来约束利用第一地震数据确定的模型来 成像所述至少一个特性的模型。
25. 如权利要求24所述的方法，其中模型包括速度、剪切速度、压缩速度、各向异性参 数、衰减参数或者其组合的模型。
26. 如权利要求24所述的方法，其中成像模型包括利用基于Kirchhoff或基于波形方 程的技术。
27. 如权利要求24所述的方法，其中成像模型包括利用来自第二地震数据的惩罚约束 对第一地震数据使用波形反演。
28. 如权利要求24所述的方法，其中成像模型包括： 通过利用第二地震数据约束浅表面波反演来生成近表面模型作为所述模型；以及 利用生成的近表面模型成像第一地震数据。
29. -种具有存储在其上的程序指令的可编程存储设备，所述程序指令用于使可编程 控制设备执行如权利要求1所述的地下体积的地震勘测方法。
30. -种用于地震勘测地下体积的系统，该系统包括： 相对于地下体积在第一布置中布置的第一传感器的至少一个第一阵列； 相对于地下体积在第二布置中布置的第二传感器的至少一个第二阵列，其中第二布置 与第一布置不同；以及 至少一个处理设备，配置为： 获得响应于第一地震能量而利用第一传感器收集的第一地震数据， 获得响应于第二地震能量而利用第二传感器收集的第二地震数据， 组合收集到的第一地震数据和第二地震数据，以及 从组合的地震数据确定地下体积的至少一个特性。
31. -种地下体积的地震勘测方法，该方法包括： 相对于地下体积布置传感器的阵列； 利用传感器收集地震数据； 通过分析在用于第一阵列的至少一个方向中收集到的地震数据检测第一阵列中的第 一时差； 通过分析在用于一个或多个第二阵列的至少一个方向中收集到的地震数据来检测一 个或多个第二阵列中的一个或多个第二时差； 确定所述一个或多个第二时差与第一时差具有可比性；以及 响应于确定第一时差和第二时差具有可比性而声明地下体积中事件的发生。
32. 如权利要求31所述的方法，其中时差包括以下一个或多个：（1)关于至少一个方向 中传感器之间的偏移量，在传感器的地震能量的相对到达时间；（2)关于所述至少一个方 向中的偏移量，在传感器的地震能量的频率变化；以及（3)关于所述至少一个方向中的偏 移量，在传感器的地震能量的振幅变化。
33. 如权利要求31所述的方法，其中相对于地下体积布置传感器阵列包括： 在地下体积的表面中钻钻孔； 在管子上部署传感器阵列； 在钻孔中部署具有阵列的管子；以及 把传感器耦合到与钻孔相邻的地下体积。
34. 如权利要求33所述的方法，其中钻钻孔包括在陆地上或者在海床上钻钻孔。
35. 如权利要求33所述的方法，其中把传感器耦合到与钻孔相邻的地下体积包括把传 感器固定在钻孔中或者把传感器悬挂在钻孔内的流体中。
36. 如权利要求31所述的方法，其中，在检测所述一个或多个第二阵列中的所述一个 或多个第二时差之前，该方法包括确认用于第一阵列的至少一个其它方向中第一时差的存 在。
37. 如权利要求36所述的方法，其中分析收集到的用于所述一个或多个第二阵列的地 震数据包括响应于用于第一阵列的所述至少一个其它方向中第一时差已确认的存在而执 行分析。
38. 如权利要求31所述的方法，其中检测第一和第二时差中给定的一个时差包括： 识别在给定阵列用于给定时差的第一类型的波；以及 在给定阵列检测用于给定时差的第二类型的波，第二类型的波与第一类型的波不同并 且在第一类型的波之前或之后。
39. 如权利要求38所述的方法，其中检测第二类型的波包括确定用于第二类型的波的 给定时差与用于第一类型的波的给定时差具有可比性。
40. 如权利要求38所述的方法，其中第一类型的波是在给定阵列上的第一方向中识别 的；并且其中检测第二类型的波包括基于识别出的第一类型的波在给定阵列上的第二方向 检测第二类型的波。
41. 如权利要求38所述的方法，其中第一类型的波是压缩波，并且其中第二类型的波 是剪切波。
42. 如权利要求31所述的方法，其中通过分析在所述至少一个方向收集到的地震数据 检测第一阵列和第二阵列中给定的一个阵列中第一时差和第二时差中给定的一个时差包 括跨给定阵列的给定传感器检测线性响应。
43. 如权利要求31所述的方法，其中通过分析在所述至少一个方向收集到的地震数据 检测第一阵列和第二阵列中给定的一个阵列中第一时差和第二时差中给定的一个时差包 括确定给定时差至少超出阈值。
44. 如权利要求31所述的方法，其中检测第一时差和第二时差中给定的一个时差包括 确定给定时差的至少一个特性。
45. 如权利要求31所述的方法，其中响应于确定第一时差和第二时差具有可比性而声 明微震事件发生包括定义用于事件发生的置信因子。
46. 如权利要求45所述的方法，其中声明了多个事件的发生，每个事件具有为其定义 的置信因子，该方法还包括通过以下成像事件： 把事件的极性转换成相同的极性； 利用为其定义的置信因子加权每个转换后的事件；以及 当成像事件时把加权的事件求和。
47. 如权利要求46所述的方法，其中加权每个转换后的事件使用基于相似度、协方差、 相干性或其它相似性测量的权重。
48. 如权利要求46所述的方法，其中成像事件包括只利用压缩波、只利用剪切波或者 利用压缩波和剪切波两者来成像事件。
49. 如权利要求48所述的方法，其中成像事件包括通过确定压缩波图像和剪切波图像 中事件之间的失配来更新在成像中使用的地下体积的特性。
50. 如权利要求49所述的方法，其中成像事件包括利用迭代技术或波形反演算法。
51. 如权利要求46所述的方法，其中成像事件包括： 利用波形反演成像事件；以及 利用置信因子加权波形反演的目标函数的分量。
52. 如权利要求46所述的方法，其中成像事件包括利用弹性成像来成像事件。
53. -种具有存储在其上的程序指令的可编程存储设备，其中程序指令用于使可编程 控制设备执行如权利要求31所述的地下体积的地震勘测方法。
54. -种用于地震勘测地下体积的系统，该系统包括： 相对于地下体积布置并且收集地震数据的传感器阵列；以及 至少一个处理设备，配置为： 检测在收集到的第一阵列的地震数据中至少一个方向中的第一时差， 检测在收集到的一个或多个第二阵列的地震数据中至少一个方向中的一个或多个第 二时差， 确定所述一个或多个第二时差与第一时差具有可比性，以及 响应于确定第一时差和第二时差具有可比性而声明地下体积中事件的发生。
【文档编号】G01V1/28GK104335072SQ201380014496
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年2月6日 优先权日:2012年2月6日
【发明者】G·S·霍夫兰德, J·P·莱维利, D·S·卡恩, K·费伯, R·拉罗, J·L·劳森, W·A·巴拉, M·J·索尔 申请人:离子地球物理公司