Title:
Schätzung anisotroper Parameter aus Walkaway-VSP-Daten mittels Differenzialevolution
Kind Code:
T5


Abstract:

In einigen Ausführungsformen können ein Gerät und ein System sowie ein Verfahren und ein Artikel betriebsfähig sein, um eine Stammpopulation zu generieren, wobei jedes Mitglied der Stammpopulation einen Satz Modellparameter beinhaltet, der ein Schichtmodell der geologischen Formation beschreibt; einen Störungsalgorithmus auszuführen, um nachfolgende Nachfolgerpopulationen aus der Stammpopulation zu generieren, bis ein Abschlusskriterium erfüllt ist; eine Vielzahl von Lösungen auf Grundlage von wenigstens einem Mitglied der Stammpopulation und von wenigstens einem Mitglied jeder Nachfolgerpopulation bereitzustellen; und einen Bohrvorgang auf Grundlage eines überarbeiteten Schichtmodells zu steuern, das auf Grundlage einer ausgewählten der Vielzahl von Lösungen generiert wurde. Offenbart werden auch weitere Geräte, Systeme und Verfahren.




Inventors:
Padhi, Amit, Tex. (Houston, US)
Willis, Mark Elliott, Tex. (Katy, US)
Application Number:
DE112015006388T
Publication Date:
12/14/2017
Filing Date:
05/01/2015
Assignee:
Halliburton Energy Services, Inc. (Tex., Houston, US)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
Fleuchaus & Gallo Partnerschaft mbB, 81369, München, DE
Claims:
1. Verfahren zum Schätzen von Parametern einer geologischen Formation, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Generieren einer Stammpopulation, wobei jedes Mitglied der Stammpopulation einen Satz Modellparameter beinhaltet, der ein Schichtmodell der geologischen Formation beschreibt;
Ausführen eines Störungsalgorithmus, um nachfolgende Nachfolgerpopulationen aus der Stammpopulation zu generieren, bis ein Abschlusskriterium erfüllt ist;
Bereitstellen einer Vielzahl von Lösungen auf Grundlage von wenigstens einem Mitglied der Stammpopulation und von wenigstens einem Mitglied jeder Nachfolgerpopulation; und
Steuern eines Bohrvorgangs auf Grundlage eines überarbeiteten Schichtmodells, das auf Grundlage einer ausgewählten Lösung der Vielzahl von Lösungen generiert wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Störungsalgorithmus einen Differenzialevolutions(DE)-Algorithmus beinhaltet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Satz Modellparameter eine Ausbreitungsgeschwindigkeit Vp0 akustischer Wellen an einer Symmetrieachse in jeder jeweiligen Schicht der geologischen Formation und anisotroper Parameter an der Symmetrieachse jeder jeweiligen Schicht der geologischen Formation beinhaltet und wobei jede Lösung in jeder von der Stammpopulation und den Nachfolgerpopulationen von Werten für die Modellparameter für jede Schicht des Schichtmodells beinhaltet.

4. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend:
Bereitstellen einer Schrittgröße zum Generieren einer DE-Mutationslösung für jedes Nachfolgerpopulationsmitglied, das von dem DE-Algorithmus generiert wird; und
Stören der Schrittgröße für jeden Modellparameter in jeder Mutationslösungsberechnung in jeder nachfolgenden Nachfolgerpopulation.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei jede nachfolgende Nachfolgerpopulation durch Auswählen von Populationsmitgliedern auf Grundlage von objektiven Funktionswerten aus einer in der Reihenfolge vorangehenden Nachfolgerpopulation und einer Mutationspopulation generiert wird, und wobei das Abschlusskriterium wenigstens einen von einem Wert für die Anzahl von Nachfolgerpopulationen, die generiert wurden, und einem Schwellenwert beinhaltet, der der objektiven Funktion entspricht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Generieren von Versuchslösungen aus der Mutationspopulation und auf Grundlage einer Crossoverrate.

7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend:
Anwenden eines Glättungsalgorithmus durch Hinzufügen eines Penalty-Terms zu objektiven Funktionswerten, bei denen ein entsprechender Modellparameterwert einen Grenzwert erreicht oder überschritten hat.

8. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend:
Generieren objektiver Funktionswerte für jede nachfolgende Nachfolgerpopulation; und
Bereitstellen einer Anzeige objektiver Funktionswerte, der Stammpopulation und wenigstens einer Nachfolgerpopulation.

9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend:
Zugreifen auf Suchgrenzen, die Werte für den Satz Modellparameter beschränken; und
Bereitstellen der Suchgrenzen als Eingaben für den DE-Algorithmus.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Suchgrenzen auf seismischen Oberflächenmessungen des Satzes Modellparameter beruhen.

11. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend:
Generieren eines anfänglichen Schichtmodells auf Grundlage von seismischen Oberflächenmessungen; und
Generieren eines überarbeiteten Schichtmodells durch Minimieren einer Nichtübereinstimmung zwischen beobachteten Fortbewegungszeiten beim ersten Eintreffen von P-Wellen und berechneten P-Wellenfortbewegungszeiten, die mithilfe eines anisotropen Strahlverfolgungs(ART)-Algorithmus berechnet werden.

12. System, umfassend:
eine seismische Quelle zum Abstrahlen einer seismischen Welle in eine geologische Formation;
einen seismischen Empfänger, der dazu konfiguriert ist, die seismische Welle zu erfassen und ein seismisches Signal zu generieren; und
einen Prozessor zum Empfangen seismischer Signale, die von dem seismischen Empfänger generiert werden, und zum
Generieren einer Stammpopulation, wobei jedes Mitglied der Stammpopulation einen Satz Modellparameter beinhaltet, der ein Schichtmodell der geologischen Formation beschreibt;
Ausführen eines Störungsalgorithmus, um nachfolgende Nachfolgerpopulationen aus der Stammpopulation zu generieren, bis ein Abschlusskriterium erfüllt ist;
Bereitstellen einer Vielzahl von Lösungen auf Grundlage von wenigstens einem Mitglied der Stammpopulation und von wenigstens einem Mitglied jeder Nachfolgerpopulation; und
Steuern eines Bohrvorgangs auf Grundlage eines überarbeiteten Schichtmodells, das auf Grundlage einer ausgewählten Lösung der Vielzahl von Lösungen generiert wurde.

13. System nach Anspruch 12, ferner umfassend:
Speicher zum Speichern von
Daten, die eine seismische Untersuchung darstellen, die an der geologischen Formation gewonnen wurde; und
Daten, die das Schichtmodell darstellen.

14. System nach Anspruch 12, ferner umfassend:
einen Telemetriesender zum Bereitstellen von Daten, die die seismische Welle darstellen, an den Prozessor.

15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend:
eine Anzeige zum Anzeigen der Vielzahl von Lösungen.

16. Nicht transitorische maschinenlesbare Speichervorrichtung mit Anweisungen, die bei Ausführung durch eine Maschine die Maschine veranlassen, Vorgänge auszuführen, umfassend:
Generieren einer Stammpopulation, wobei jedes Mitglied der Stammpopulation einen Satz Modellparameter beinhaltet, der ein Schichtmodell der geologischen Formation beschreibt;
Ausführen eines Störungsalgorithmus, um nachfolgende Nachfolgerpopulationen aus der Stammpopulation zu generieren, bis ein Abschlusskriterium erfüllt ist;
Bereitstellen einer Vielzahl von Lösungen auf Grundlage von wenigstens einem Mitglied der Stammpopulation und von wenigstens einem Mitglied jeder Nachfolgerpopulation; und
Steuern eines Bohrvorgangs auf Grundlage eines überarbeiteten Schichtmodells, das auf Grundlage einer ausgewählten Lösung der Vielzahl von Lösungen generiert wurde.

17. Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Störungsalgorithmus einen Differenzialevolutions(DE)-Algorithmus beinhaltet.

18. Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Modellparameter eine Ausbreitungsgeschwindigkeit Vp0 akustischer Wellen an einer Symmetrieachse in jeder jeweiligen Schicht der geologischen Formation und anisotroper Parameter an der Symmetrieachse jeder jeweiligen Schicht der geologischen Formation beinhalten und wobei jede Lösung in jeder von der Stammpopulation und den Nachfolgerpopulationen einen Satz Werte für die Modellparameter für jede Schicht des Schichtmodells beinhaltet.

19. Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Anweisungen ferner die Maschine zum Ausführen von Vorgängen veranlassen, umfassend:
Bereitstellen einer Schrittgröße zum Generieren einer DE-Mutationslösung für jedes Nachfolgerpopulationsmitglied, das von dem DE-Algorithmus generiert wird; und
Stören der Schrittgröße für jeden Modellparameter in jeder Mutationslösungsberechnung in jeder nachfolgenden Nachfolgerpopulation.

20. Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Anweisungen ferner die Maschine zum Ausführen von Vorgängen veranlassen, umfassend:
Generieren jeder nachfolgenden Nachfolgerpopulation durch Auswählen von Populationsmitgliedern auf Grundlage von objektiven Funktionswerten aus einer in der Reihenfolge vorangehenden Nachfolgerpopulation und einer Versuchspopulation und wobei das Abschlusskriterium wenigstens einen von einem Wert für die Anzahl von Nachfolgerpopulationen, die generiert wurden, und einem Schwellenwert beinhaltet, der der objektiven Funktion entspricht.

Description:
Allgemeiner Stand der Technik

Erkenntnisse zu Struktur und Eigenschaften geologischer Formationen sind wichtig für eine breite Spanne von Anwendungen in Bohrloch- und Lagerstättenverwaltung, -überwachung und -sanierung. Messvorrichtungen können Messungen in einem Bohrloch oder einer Formation (d. h. Untertagemessungen) vornehmen, um Schallvermessungsdaten und seismische Bohrlochdaten bereitzustellen, um das Erreichen dieser Erkenntnisse zu unterstützen. Es wird ständig danach gestrebt, effizientere und genauere Schallvermessung bereitzustellen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 stellt eine seismische Untersuchungsumgebung gemäß einigen Ausführungsformen dar.

2 stellt eine Anordnung geologischer Schnittstellen und seismischer Quellen auf einer Erdoberfläche dar, mit Empfängern im abgewichenen Bohrloch und Verbindungsstrahlen, die Quellen und Empfänger verbinden.

3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf unter Verwendung von Differenzialevolution und anisotroper Strahlverfolgung darstellt, um anisotrope Parameter zu extrahieren, gemäß einigen Ausführungsformen.

4 stellt eine Tabelle von Schusszeiten zwischen fünf seismischen Quellen und sechs seismischen Empfängern gemäß einigen Ausführungsformen dar.

5 stellt ein Ablaufdiagramm eines Differenzialevolutionsalgorithmus gemäß einigen Ausführungsformen dar.

6 stellt Modellparameter und einen Lösungsvektor gemäß einigen Ausführungsformen dar.

7 stellt die Generierung einer Mutationspopulation aus einer Stammpopulation gemäß einigen Ausführungsformen dar.

8 stellt die Generierung einer Versuchspopulation und einer Nachfolgerpopulation gemäß einigen Ausführungsformen dar.

9 ist ein Ablaufdiagramm eines Beispielverfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

10 ist ein Blockdiagramm eines Computersystems zum Implementieren einiger Ausführungsformen.

11 ist eine Darstellung einer Wireline-Ausführungsform.

12 ist eine Darstellung einer Bohrplattformsystem-Ausführungsform.

13 stellte Geschwindigkeitsprofile der besten Lösung und der wahren Lösung dar, um die Genauigkeit einiger Ausführungsformen zu veranschaulichen.

14 stellt Epsilon-Geschwindigkeitsprofile der besten Lösung und der wahren Lösung dar, um die Genauigkeit einiger Ausführungsformen zu veranschaulichen.

15 stellt Delta-Geschwindigkeitsprofile der besten Lösung und der wahren Lösung dar, um die Genauigkeit einiger Ausführungsformen zu veranschaulichen.

16 stellt synthetische Daten mit Rauschen und Daten dar, die gemäß einigen Ausführungsformen generiert wurden, um die Genauigkeit einiger Ausführungsformen zu veranschaulichen.

Ausführliche Beschreibung

Um einige der oben beschriebenen sowie weitere Herausforderungen anzugehen, werden hier Geräte, Systeme und Verfahren beschrieben, um Differenzialevolution zum Schätzen anisotroper Parameter geologischer Formationen zu verwenden.

Die offenbarten Systeme und Verfahren werden bei Beschreibung in einem veranschaulichenden Zusammenhang am besten verständlich. Entsprechend zeigt 1 eine veranschaulichende seismische Untersuchungsumgebung, in der seismische Empfänger 102 sich in einer beabstandeten Anordnung in einem Bohrloch 103 befinden, um seismische Wellen zu erfassen. Wie dargestellt, können die Empfänger 102 durch Verankerungen 104 in ihrer Position fixiert sein, um das Erfassen seismischer Wellen zu erleichtern. Die Umgebung aus 1 ist nur ein veranschaulichendes Beispiel. In anderen Ausführungsformen können die Empfänger 102 Teil eines Wireline-Vermessungswerkzeugstrangs (siehe 11) oder eines LWD(logging while drilling, Vermessen während des Bohrens)-Werkzeugstrangs (siehe 12) sein. Ferner kommunizieren die Empfänger 102 kabellos oder kabelgebunden mit einer Datengewinnungseinheit 106 an der Oberfläche 105, wo die Datengewinnungseinheit 106 seismische Signaldaten, die von den Empfängern 102 gesammelt wurden, empfängt, verarbeitet und speichert.

Vermessungstechniker lösen eine seismische Energiequelle 108 (z. B. ein Vibroseis-Fahrzeug) an einer oder mehreren Positionen aus, um seismische Energiewellen abzugeben, die sich durch eine unterirdische Formation 110 fortpflanzen. Diese Wellen werden von Diskontinuitäten der akustischen Impedanz gebrochen und reflektiert, um die Empfänger 102 zu erreichen, die die empfangenen seismischen Signale digitalisieren und aufzeichnen. Die Empfänger 102 übermitteln ihre seismischen Signaldaten gleichzeitig oder wechselweise an die Datengewinnungseinheit 106, die die gesammelten seismischen Signaldaten zur Identifikation durch spätere Analyse speichert. Zu veranschaulichenden Diskontinuitäten gehören, Verwerfungen, Grenzen zwischen Formationsbetten und Grenzen zwischen Formationsfluiden. Die Diskontinuitäten können als helle Punkte in der Darstellung der unterirdischen Struktur erscheinen, die aus den seismischen Signaldaten hergeleitet wird.

Das veranschaulichende unterirdische Modell aus 1 beinhaltet drei relativ flache Formationsschichten L1, L2 und L3 und zwei abfallende Formationsschichten L4 und L5 mit unterschiedlicher Zusammensetzung und daher unterschiedlicher Geschwindigkeit seismischer Wellen. In einer Formation kann die Geschwindigkeit seismischer Wellen isotrop (d. h. in allen Richtungen gleich) oder anisotrop sein. Aufgrund der geschichteten Struktur von Sedimentgestein ist eine transverse Isotropie in anisotropen Formationen üblich. Mit anderen Worten, die Geschwindigkeit seismischer Wellen in anisotropen Formationen ist in jeder horizontalen Richtung gleich, unterscheidet sich jedoch bei seismischen Wellen, die sich in vertikaler Richtung bewegen. Es sei jedoch angemerkt, dass geologische Aktivität Formationsausrichtungen verändern kann und eine vertikale, transvers isotrope (VTI) Formation in eine geneigte transvers isotrope (TTI) Formation verwandeln kann. In 1 ist die dritte flache Schicht L3 VTI, während die erste abfallende Formationsschicht L4 TTI ist. In wenigstens einigen Ausführungsformen bestimmt die offenbarte Anisotropieanalysetechnik Anisotropieparameter für ein VTI-Modell.

Die Untersuchungskonfiguration aus 1 entspricht einer Untersuchungskonfiguration mit vertikaler seismischer Profilerstellung (VSP), in der Positionen für Oberflächenquelle(n) 108 und Untertageempfänger 102 (wie z. B. in der Beispielumgebung von 1 dargestellt) verwendet, um die gesammelten seismischen Untersuchungsdaten zu interpretieren. Systeme und Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen schätzen transvers isotrope Medienparameter aus dem direkten Eintreffen von P-Wellen in einer Walkaway-VSP-Konfiguration ähnlich der in 1 gezeigten, wenn mehrere Quellen 108 verwendet werden.

Bediener können die hier beschriebenen Verfahren und Geräte verwenden, um anisotrope Parameter mit mittlerem Intervall zu schätzen, wenn angenommen wird, dass die unterirdische Region transvers isotrop mit einer vertikalen Symmetrieachse ist (z. B. eine VTI-Formation wie vorstehend beschrieben), oder wenn die Symmetrieachse in Bezug auf die Vertikale geneigt ist (z. B. eine TTI-Formation). Mithilfe dieser Schätzungen können Bediener dann unterirdische Abbildungen auf Grundlage von VSP-Daten generieren. Einige verfügbare Systeme können eine Walkaway-VSP-Abbildung mithilfe eines Geschwindigkeitsmodells generieren, das aus der Analyse anderer Datenformen wie etwa Vermessungen der seismischen Oberfläche und nahegelegener Bohrlöcher erlangt wird. Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen, die lokale Geschwindigkeitsmodelle erstellen, können jedoch verbesserte oder aufbereitete VSP-Abbildungen generieren oder ihre Generierung ermöglichen.

Bei verfügbaren Systemen und Systemen gemäß Ausführungsformen sammeln seismische Empfänger seismische Untersuchungsdaten, darunter Daten zum direkten und reflektierten Eintreffen, die Schüssen von wenigstens einer Quelle 108 bei unterschiedlichem Versatz entsprechen. In wenigstens einigen Ausführungsformen wird eine Inversion gleichzeitig mithilfe der gesammelten Daten zum direkten und zum reflektierten Eintreffen durchgeführt, um für Schichten eines Modells mit VTI-Schichten und TTI-Schichten Anisotropieparameter zu bestimmen, darunter die Thomsen-Parameter Epsilon (ε) und Delta (δ) und Vp0. Vp0 ist die Geschwindigkeit der P-Welle an der Symmetrieachse, und und werden ebenfalls an der Symmetrieachse gemessen.

Ein Algorithmus zur anisotropen Strahlverfolgung (anisotropic ray tracing, ART) kann ähnliche Daten generieren, wie sie in 2 dargestellt sind. 2 stellt eine Anordnung geologischer Schnittstellen 200, 202, 204, 206, 208 und 210 und seismischer Quellen 108 auf einer Erdoberfläche 105 dar, mit Empfängern 102 im abgewichenen Bohrloch und Verbindungsstrahlen, die Quellen 108 und Empfänger 102 verbinden. Es wird angenommen, dass das in 2 dargestellte Modell drei VTI-Schichten (z. B. die oberen drei Schichten in 2) und drei TTI-Schichten (die unteren drei Schichten in 2) aufweist. Verfahren und Geräte gemäß verschiedenen Ausführungsformen implementieren einen evolutionären Optimierungsalgorithmus, der als Differenzialevolution (DE) bezeichnet wird, in

Kombination mit einem ART-Algorithmus, um anisotrope Parameter (Vp0, , ) aus Fortbewegungszeiten beim ersten Eintreffen von P-Wellen zu extrahieren, die auf Grundlage der an den Empfängern 102 empfangenen Strahlen erzeugt werden können.

3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf 300 darstellt, der Differenzialevolution (DE) und DE- und anisotrope Strahlverfolgung (ART) verwendet, um anisotrope Parameter zu extrahieren, gemäß einigen Ausführungsformen. Ein Prozessor, beispielsweise ein Prozessor in der Datengewinnungseinheit 106 oder ein anderer Prozessor (z. B. Prozessor 1020 (10)) kann einen oder mehrere Vorgänge im Ablauf 300 ausführen.

Der Ablauf 300 beginnt bei Vorgang 302, wobei der Prozessor 1020 (10) ein geschichtes Modell erzeugt. Das geschichtete Modell kann zweidimensional (2D) sein, auch wenn Ausführungsformen nicht auf 2D-Modelle beschränkt sind. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 1020 das geschichtete Modell generieren, indem geologische Schnittstellen aus anderen Daten hergeleitet werden, wie etwa seismischen Oberflächentiefenabbildungen. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 1020 diese seismischen Tiefenabbildungen interpretieren, um das geschichtete Modell zu generieren. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 1020 durch die Inversion von seismischen Oberflächenfortbewegungszeitdaten ein tomographisches Geschwindigkeitsmodell generieren. In einigen Ausführungsformen kann das geschichtete Modell an den Prozessor 1020 bereitgestellt werden oder das geschichtete Modell aus einem Speicher abrufen, beispielsweise dem Speicher 1035 (10).

Der Ablauf 300 fährt mit Vorgang 304 fort, wenn der Prozessor 1020 eine Tabelle oder einen Satz Tabellen erstellt, die Fortbewegungszeiten von Quellen zu Empfängern in Beziehung setzt. Beispielsweise kann eine Tabelle gemäß einigen Ausführungsformen eine Fortbewegungszeit zwischen einer Anzahl von Empfängern 102 und einer Anzahl von seismischen Quellen 108 (1 und 2) beinhalten. Da eine seismische Messumgebung eine beliebige Anzahl von Empfängern 102 und Quellen 108 aufweisen kann, kann eine beliebige Anzahl von Fortbewegungszeiten zwischen den Empfängern 102 und Quellen 108 erfasst werden. Eine Beispieltabelle ist in 4 gezeigt. Wie gezeigt, kann die Quelle-Empfänger-Fortbewegungszeit zwischen einem Empfänger und einer Quelle als Tx,y ausgedrückt werden, wobei x die Anzahl er Empfänger 102 und y die Anzahl der Quellen 108 ist. Erneut Bezug nehmend auf 3 fährt das Beispielverfahren mit Vorgang 306 fort, wobei der Prozessor 1020 Ausgangswerte für anisotrope Parameter (Vp0, , ) für wenigstens eine Schicht (z. B. jede Schicht) eines Schichtmodells schätzt. Diese Ausgangswerte werden vom DE-Algorithmus verwendet, der an späterer Stelle unter Bezugnahme auf 5 ausführlicher beschrieben wird.

In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 1020 die Ausgangswerte mithilfe von Schätzungen verschiedener Modellparameter aus anderen Datenquellen wie beispielsweise seismische Prestack-Gathers und Daten des nahegelegenen Bohrlochs schätzen. Diese und andere verfügbare Schätzungen von Modellparametern stellen für viele Bedienereinsatzfälle möglicherweise keine ausreichende Genauigkeit bereit. Entsprechend betreffen hier beschriebenen Ausführungsformen VSP-basierte Extraktion anisotroper Parameter mithilfe verfügbarer Schätzungen und weitere Berechnungen gemäß hier beschriebenen Verfahren.

In Vorgang 308 erstellt der Prozessor 1020 eine Deckschichtdatei von Schichteigenschaften, die nicht invertiert werden. Durch Ausführen von Vorgang 308 kann der Prozessor 1020 Deckschichten aus der Analyse ausnehmen, um Berechnungen zu vereinfachen und die Rechengeschwindigkeit weiterer Vorgänge zu verbessern, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

In Vorgang 310 führt der Prozessor 1020 eine Vorwärtsmodellierung aus, um zu bestimmen, ob einige Quelle-Empfänger-Kombinationen verworfen werden sollten, und eine Anfangsauswahl von Strahlenparametern zu speichern.

In Vorgang 312 definiert der Prozessor 1020 obere und untere Grenzwerte als Modellparametersuchgrenzen, um einen Wertebereich für einige oder alle Modellparameter bereitzustellen. Die oberen und unteren Grenzwerte können probabilistischer Art sein und auf zuvor generierten seismischen Daten beruhen. Beispiele für Modellparametersuchgrenzen sind in 13 (Element 1306), 14 (Element 1406), und 15 (Element 1506) gezeigt. Der Prozessor 1020 stellt diese Suchgrenzen als Eingaben für den DE-Algorithmus bereit. Bei 12 Modellparametern beispielsweise (je drei Modellparametern für vier Schichten eines Modells) stellt der Prozessor 1020 einen unteren und einen oberen Bereich für jeden dieser 12 Parameter bereit. Es versteht sich, dass ein kleinerer Bereich zu einer entsprechend verbesserten oder schnelleren Konvergenz und reduzierten Berechnungszeit im Verhältnis zu großen Bereichen für anisotrope Parameterwerte führen kann.

In Vorgang 314 legt der Prozessor 1020 Inversionsalgorithmusparameter fest. In Ausführungsformen beinhaltet der Inversionsalgorithmus einen globalen Optimierungsalgorithmus. In Ausführungsformen beinhaltet der Inversionsalgorithmus DE, obwohl Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind. Der Prozessor 1020 implementiert den DE-Algorithmus (oder einen anderen Störungsalgorithmus, genetischen Algorithmus oder Inversionsalgorithmus), um die Nichtübereinstimmung zwischen beobachteten Fortbewegungszeiten des ersten Eintreffens von P-Wellen und Fortbewegungszeiten zu minimieren oder zu reduzieren, die mittels ART durch das geschichtete Modell berechnet wurden. Durch Verlagerungen der Geophonpositionen können sich Fehler in die beobachteten Fortbewegungszeiten einschleichen, oder Fehler aufgrund von manuellen Prozessen beim Auswählen von Fortbewegungszeiten aus Aufzeichnungen an der Oberfläche. Indem die Differenz zwischen beobachteten und synthetischen Daten minimiert wird (beispielsweise mit einer Fehlerfunktion oder objektiven Funktion), können verschiedene Ausführungsform realistischere (z. B. wahre) geschichtete Medienparameter generieren. In Ausführungsformen kann der Prozessor 1020 ein überarbeitetes Schichtmodell auf Grundlage der minimierten Nichtübereinstimmung und der wahren geschichteten Medienparameter generieren.

In verschiedenen Ausführungsformen werden globale Optimierungsverfahren verwendet, da bei der Inversion von Daten mit viel Rauschen die Topographie der minimierten Fehlerfunktion so kompliziert sein kann, dass lokale Inversionssysteme nicht das globale Optimum erreichen können. Parameter für DE können die Anzahl von Generierungen (z. B. die Anzahl von Nachfolgerpopulationen, die aus einer Stammpopulation generiert werden sollten), Crossover-Wahrscheinlichkeit und DE-Schrittgröße beinhalten, obwohl Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind. DE kann wenigstens deshalb genauere Ergebnisse als verfügbare genetische Algorithmen bereitstellen, weil DE im Verhältnis zu verfügbaren genetischen Algorithmen verbesserte Konvergenzeigenschaften besitzt. Ferner kann DE weniger rechenaufwändig als verfügbare genetische Algorithmen sein, da bei DE weniger Parameters verwendet werden, und zudem kann die Rechengeschwindigkeit erhöht werden, da DE sich leichter parallelisieren lässt als andere genetische Algorithmen.

5 stellt ein Ablaufdiagramm eines DE-Algorithmus 500 gemäß einigen Ausführungsformen dar. Ein Prozessor wie etwa der Prozessor 1020 (10) kann einen oder mehrere Rechenvorgänge des DE-Algorithmus 500 ausführen, um Modellparameter zu stören und Neuberechnungen, die an späterer Stelle beschrieben werden, von Modellen und Lösungskandidaten durchzuführen, bis ein Abschlusskriterium erfüllt wird. Der Prozessor 1020 kann auf die Ergebnisse des Ablaufs 300 (3) zugreifen oder sie abrufen, um sie bei der Ausführung des DE-Algorithmus 500 aus 5 zu verwenden.

Der DE-Algorithmus 500 beginnt mit Vorgang 502, wobei der Prozessor 1020 2D-Schichtmodellschnittstellen und verfügbare Daten in Bezug auf das 2D-Schichtmodell abruft. Das 2D-Schichtmodell kann gleich oder ähnlich wie das 2D-Schichtmodell sein, das in Vorgang 302 (3) generiert wurde. Modellparameter können Werte für anisotrope Parameter für eine oder mehrere der Schichten beinhalten, um Eigenschaften jeder Schicht zu beschreiben. In Ausführungsformen beispielsweise, bei denen das 2D-Schichtmodell vier Schichten beinhaltet, können die Modellparameter 12 Werte beinhalten, die drei anisotrope Parameter (Vp0, , ) für jede Schicht darstellen. Diese Modellparameter werden wie hier beschrieben durch DE gestört, um Differenzen zwischen Feldfortbewegungszeitdaten und synthetisch erzeugten Fortbewegungszeitdaten zu minimieren, die durch den vorstehend beschriebenen ART-Strahlenverfogungsalgorithmus generiert wurden.

6 stellt eine Beispieltabelle 600 von Daten dar, an denen Algorithmen gemäß verschiedenen Ausführungsformen implementiert werden können. In Ausführungsformen bestimmt der Prozessor 1020 mittels DE eine Lösung oder eine Vielzahl solcher Lösungen, die wahre effektive Werte für anisotrope Parameter in jeder Schicht einer interessierenden Formation darstellt. Eine Lösung lässt sich mathematisch als ein Vektor 602 mit 12 Werten oder einem Wert für jeden der in Tabelle 600 gezeigten Parameter ausdrücken. Obwohl Werte für vier Schichten dargestellt sind, versteht es sich, dass ein Modell einer Formation eine beliebige Anzahl von Schichten beinhalten kann, und dass eine erhöhte Anzahl (oder reduzierte Dicke) von Schichten zu einer erhöhten Rechenzeit führen kann. In einigen Beispielen, in denen sich die Eigenschaften innerhalb der physischen Formation stark verändern, kann eine erhöhte Anzahl von Schichten in dem Modell die Genauigkeit verbessern oder erhöhen, obgleich die Rechengeschwindigkeit reduziert wird.

Erneut Bezug nehmend auf 5 fährt der DE-Algorithmus 500 mit Vorgang 504 fort, wobei der Prozessor 1020 Lösungen beurteilt, indem der Fehler für jeweilige Lösungen berechnet wird, wobei der Fehler auf Differenzen zwischen Feldfortbewegungszeitdaten und berechneten Fortbewegungszeiten beruht, die für eine jeweilige Lösung und Schichtstruktur durch ART generiert wurden. DE ist ein evolutionärer Algorithmus und nutzt eine Population x mit einer Populationsgröße NP von Lösungen, wobei eine Lösung Anisotropieparameter einschließlich Thomsen ε und δ und Vp0 für Schichten des 2D-Schichtmodells beinhaltet. Beispielsweise kann eine Lösung ähnliche Werte wie in 6 gezeigt beinhalten, und eine Population kann mehrere dieser Lösungen beinhalten.

Der DE-Algorithmus 500 fährt mit Vorgang 506 fort, wobei der Prozessor 1020 für eine Generierung G die Lösung oder Lösungen ermittelt, die akzeptiert und an die nächste Generierung weitergegeben wird. In Ausführungsformen sucht der Prozessor 1020 mit für jeden Modellparameter definierten Suchgrenzen nach Lösungen. Die Definition der Suchgrenzen richtet sich nach der zunächst angenommenen Lösung, die wie vorstehend beschrieben erlangt wurde.

In Ausführungsformen kann der Prozessor 1020 durch Anwenden eines Glättungsalgorithmus Glätteeinschränkungen festlegen. Ein Beispiel für einen Glättungsalgorithmus kann das Hinzufügen eines Penalty-Terms zu objektiven Funktionswerten beinhalten, bei denen ein entsprechender Modellparameterwert einen Grenzwert erreicht oder überschritten hat. In einigen Ausführungsbeispielen wird der Penalty-Term hinzugefügt, wenn zwei oder mehr Modellparameterwerte innerhalb eines Schwellenabstands von der entsprechenden Suchgrenze liegen. Als weiteres Beispiel kann der Prozessor 1020 in einigen Ausführungsformen einen Penalty-Term zum objektiven Wert einer Lösung hinzufügen, die Synthesen erzeugt, die eine DC-Verschiebung in Bezug auf die beobachteten Felddaten für beliebige im Inversionsprozess verwendet Empfänger aufweisen. Eine DC-Verschiebung bezeichnet in diesem Zusammenhang eine systematische Verschiebung des Signalpegels (Fortbewegungszeitdaten) im Vergleich zum Grundpegel, der durch den Pegel von Feldfortbewegungszeitdaten/-signal definiert werden kann. Dieser letztgenannte Penalty-Term kann Lösungen vermeiden oder missbilligen, die eine gute Gesamtübereinstimmung mit Felddaten aufweisen, wenn alle Empfänger berücksichtigt werden, aber Nichtübereinstimmungen aufweisen, wenn die einzelnen Empfänger separat beurteilt werden.

In einigen Ausführungsformen und wie es im Allgemeinen für geophysikalische Probleme zutrifft, kann eine anfänglich angenommene Lösung verfügbar sein. Entsprechend generiert der Prozessor 1020 in Ausführungsformen eine anfängliche Annahme für Werte für anisotrope Parameter auf Grundlage von verfügbaren VSP-Daten, die aus anderen Quellen wie seismischen Oberflächenmessungen und nahegelegenen Bohrlöchern generiert wurden. Der Prozessor 1020 kann eine anfänglich angenommene Lösung verwenden, um eine Anfangspopulation für die DE 500 zu generieren, indem er zufällige Zahlen zur anfänglichen Annahme hinzuaddiert, wobei der Prozessor 1020 die zufälligen Zahlen auf Grundlage unterschiedlicher Arten von Wahrscheinlichkeitsverteilungen generiert. Obwohl der DE-Algorithmus 500 die global optimale Lösung unabhängig von der Wahl der Anfangspopulation bestimmen kann, versteht es sich, dass eine gute Wahl der Anfangspopulation zu schnellerer Konvergenz und somit einem schnelleren und weniger rechenaufwändigen Ergebnis führt.

Erneut Bezug nehmend auf 5 verwendet Prozessor 1020 in Vorgang 508 die n Vorgang 506 ausgewählte(n) Lösung(en), um mithilfe von Rechenvorgängen analog zu Mutation und Crossover in verfügbaren genetischen Algorithmen Mutationslösungen und Versuchslösungen zu generieren. DE stellt jedoch individuelle Modellparameter im Lösungsvektor mittels reeller Zahlen dar, weshalb Rechenvorgänge der DE sich neben anderen Unterschieden wenigstens deshalb von verfügbaren genetischen Algorithmen unterscheiden, weil verfügbare genetische Algorithmen Bitmap-Darstellungen der Parameter im Lösungsvektor verwenden.

Der Prozessor 1020 erzeugt NP Mutationslösungen, indem er drei separate Populationsmitglieder mit Indizes (r1, r2, r3) für jedes i in (1 ... NP) auswählt, und wobei sich die Indizes (r1, r2, r3) von i unterscheiden. Mithilfe von drei zufällig herangezogenen Lösungen (xr1, xr2, xr3) und einer DE-Schrittgröße F (aus Vorgang 314 (3)), wird eine Mutationslösung vi wie folgt generiert:

In Ausführungsformen liegt der Wert von F zwischen 0 und 2, und der Prozessor 1020 kann F für beliebige oder alle Lösungen vi und innerhalb von Generierungen variieren lassen. Gleichung (1) wird NP-mal wiederholt, um eine Mutationspopulation der Größe NP zu generieren.

7 stellt die Generierung der Mutationspopulation gemäß einigen Ausführungsformen dar. Eine Stammpopulation 702 beinhaltet NP Lösungen. Gleichung (1) verwendet drei zufällige Lösungen aus den NP Lösungen zum Generieren der Mutationspopulation 704. Allerdings sind Ausführungsformen nicht auf eine bestimmte Anzahl von zufälligen Lösungen beschränkt.

In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 1020 F zufällig gemäß einem Jitter-Schema stören, in welchem F für einen Modellparameter in einer Mutationslösungsberechnung in einer oder mehreren der Generierungen zufällig gestört wird. Mithilfe des Jitter-Schemas kann der Prozessor 1020 das globale Optimum mit geringeren Populationsgrößen konvergieren, was den Rechenaufwand für den Fall reduzieren kann, dass die Inversion rechenintensive Vorwärtsprobleme wie etwa ART nutzt.

Der Prozessor 1020 kann Gleichung (2) zum Implementieren von Jitter verwenden, obwohl Ausführungsformen nicht auf ein bestimmtes Schema oder eine bestimmte Jitter-Gleichung beschränkt sind: wobei xbest das beste Populationsmitglied der bereits generierten Population aus vorangehenden Rechenvorgängen ist, wobei i die Schichtanzahl ist und j der Index des Parameters für Schicht i ist und wobei Fnew wie folgt definiert ist: wobei rand eine zufällige Zahl ist.

Erneut Bezug nehmend auf 5 generiert der Prozessor 1020 in Vorgang 510, sobald der Prozessor 1020 eine Mutationspopulation v gebildet hat, eine Population von Versuchslösungen u der Größe NP. Dieser Prozess gleicht dem Crossover in verfügbaren genetischen Algorithmen. Der Prozessor 1020 greift auf eine DE-Crossoverrate (CR) zu (die in Vorgang 314 (3) bereitgestellt werden kann), um die Population von Versuchslösungen u der Größe NP zu generieren, gemäß: wobei randj eine für jeden Modellparameter in der Lösung generierte zufällige Zahl ist, die eine gleichförmige Verteilung zwischen 0 und 1 aufweisen kann, und wobei i die Schichtanzahl im Modell ist und j der Index des Modellparameters für Schicht I des Modells ist.

In Vorgang 512 generiert der Prozessor 1020 nach dem Generieren der Versuchslösungen u eine Nachfolgerpopulation für die nächste Generierung. Zum Generieren der Nachfolgerpopulation vergleicht der Prozessor 1020 die Versuchspopulation und die Stammpopulation auf Grundlage ihrer entsprechenden objektiven Werte. Die objektiven Werte hängen mit dem Fehler zwischen Felddaten und synthetischen Daten zusammen, die vorstehend beschrieben wurden und mithilfe eines jeweiligen Modells generiert wurden. In einigen Ausführungsformen können Modellparameter zum Hinzufügen von Penalty-Werten verwendet werden, um die Glattheit der Lösungen sicherzustellen. Für jede Lösung in der Nachfolgerpopulation wird die bessere Lösung der verglichenen Lösungen gewählt, und dieser Prozess setzt sich fort, bis alle Plätze in der Nachfolgerpopulation besetzt wurden.

Der Prozessor 1020 generiert jede nachfolgende Nachfolgerpopulation durch Auswählen von Populationsmitgliedern auf Grundlage von objektiven Funktionswerten aus einer in der Reihenfolge vorangehenden Nachfolgerpopulation (oder z. B. der anfänglichen Stammpopulation, wenn die generierte Nachfolgerpopulation die erste Nachfolgerpopulation ist) und einer Versuchspopulation. In einigen Ausführungsformen können objektive Funktionen zur schnelleren Berechnung parallel beurteilt werden, da diese Beurteilung für jede Lösung unabhängig ist und die Berechnung daher perfekt parallel ist. Obwohl andere Berechnungen, beispielsweise Berechnungen in Verbindung mit Gleichung (1) und (4), parallel durchgeführt werden können, beeinflussen diese anderen Berechnungen die Berechnungsgeschwindigkeit möglicherweise nicht so weit, wie es die objektive Funktionsbeurteilung oder ART-Parallelisierung tun kann.

8 stellt die Generierung einer Nachfolgerpopulation 808 gemäß einigen Ausführungsformen dar. Eine Stammpopulation 702 beinhaltet NP Lösungen. Der Prozessor 1020 verwendet die Gleichungen (2) und (3) und drei zufällige Lösungen aus den NP Lösungen zum Generieren der Mutationspopulation 704. Der Prozessor 1020 verwendet Gleichung (4) zum Generieren einer Versuchspopulation 806. Als Nächstes vergleicht der Prozessor 1020 objektive Funktionen für jede Lösung der Stammpopulation 702 mit der objektiven Funktion für jede Lösung der Versuchspopulation 806, um die Nachfolgerpopulation 808 zu generieren. Für jedes Mitglied (C0 ... in der Nachfolgerpopulation 808 vergleicht der Prozessor 1020 objektive Funktionswerte für die Stammpopulation 702 und die Versuchspopulation 806, und eine Lösung der Stammpopulation 702 oder der Versuchspopulation 806 wird ein Mitglied in der neuen Nachfolgerpopulation 808. Daher kann die Nachfolgerpopulation 808 verschiedene Mitglieder oder Lösungen aus zwei anderen Populationen beinhalten, statt nur eine Mutation von der Stammpopulation 702 oder der Versuchspopulation 806 zu beinhalten.

Erneut Bezug nehmend auf 5 kann der Prozessor 1020 in Vorgang 514 Daten, die die Nachfolgerpopulation darstellen, am Ende jeder Generierung in einem physischen Speicher speichern, beispielsweise dem Speicher 1035 (10). Dieser Prozess wird wiederholt, bis ein vorgegebenes Abschlusskriterium/vorgegebene Kriterien in Vorgang 516 erfüllt wird/werden. Diese Kriterien können die Anzahl von Generierungen oder eine vorgegebene objektive Funktionswert-Höchstgrenze oder beide beinhalten oder darauf beruhen. Die Kriterien sind aber nicht auf diese Kriterien beschränkt, und einige Ausführungsformen können andere Abschlusskriterien verwenden.

Entsprechend generiert die DE 500 aus 5 eine Sammlung aller Populationsmitglieder über mehrere Generierungen hinweg und, erneut Bezug nehmend auf 3, Prozessor 1020 sammelt in Vorgang 316 diese Populationsmitglieder, wobei ein Populationsmitglied eine Lösung beinhaltet, die aus Werten für die anisotropen Parameter von Schichten des 2D-Schichtmodells aus Vorgang 302 besteht.

In Vorgang 318 wählt der Prozessor 1020 die besten Lösungen auf Grundlage von gespeicherten Fehlervorhersagen und berechnet die mittlere und die Standardabweichung invertierter Modellparameter. In Ausführungsformen kann der Prozessor 1020 eine oder mehrere Lösungen auf einer Anzeige präsentieren und eine Eingabeauswahl der Lösungen empfangen. In Ausführungsformen kann der Prozessor 1020 alle Populationsmitglieder, Generierungen und objektiven Funktionswerte speichern, und diese zur Anzeige präsentieren, z. B. durch Kurvendarstellung, derart, dass die Anzeige Wertecluster für Modellparameter zeigt. Lösungen können auf Grundlage von objektiven Wertetabellen ausgewählt werden, oder eine Lösung kann als nicht einschränkendes Beispiel auf Grundlage von einer mittleren und Standardabweichung unter einigen oder allen Populationsmitgliedern generiert werden.

Algorithmen gemäß verschiedenen Ausführungsformen können gefenstert ausgeführt werden, derart, dass ein Teil des Modells an einem Zeitpunkt invertiert wird, während eine feste Deckschicht beibehalten wird. Zwei oder mehr Schichten des Modells können gemeinsam gelöst werden, um die Berechnungskomplexität zu reduzieren und es dem Prozessor 1020 zu ermöglichen, von etwaigen Problemen beim Lösen des Modells zu erfahren, bevor mit weiteren Schichten des Modells fortgefahren wird.

Zwar können einige verfügbare Systeme mithilfe eines Schichtablöseansatzes jedes Mal eine Invertierung für eine einzelne Schicht durchführen, doch haben die Erfinder entdeckt, dass das Intervieren mehrerer Schichten zusammen die Ungewissheit der anisotropen Parameterschätzung reduziert. Außerdem kann das Intervieren mehrerer Schichten zusammen die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass der Prozessor 1020 eine globale Lösung erlangt, da Werte von anisotropen Parametern, die für eine einzelne Schicht sinnvoll erscheinen mögen, sich negativ auf die Fortbewegungszeitmodellierung von Schichten unter dieser einzelnen Schicht auswirken könnten. Beispielsweise werden Lösungen, die bei einem Einzelschichtansatz korrekt erscheinen mögen, wie er in verfügbaren Systemen verwendet wird, zurückgewiesen, wenn der Prozessor 1020 Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen implementiert, falls diese Lösungen mit Empfängern in anderen Schichten größere Fehler erzeugen.

9 ist ein Ablaufdiagramm eines Beispielverfahrens 900 zum Schätzen von Parametern einer geologischen Formation gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Einige Vorgänge des Beispielverfahrens 900 können von einem Prozessor 1020 implementiert werden.

Das Beispielverfahren 900 beginnt mit Vorgang 902, wobei der Prozessor 1020 eine Stammpopulation 702 generiert (7 und 8). Jedes Mitglied der Stammpopulation 702 beinhaltet einen Satz Modellparameter (z. B. eine Lösung), der ein Schichtmodell der geologischen Formation beschreibt. Die Stammpopulation kann Lösungen beinhalten, die gemäß Vorgang 306 (3) generiert wurden, obwohl Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind. Die Modellparameter beinhalten eine Ausbreitungsgeschwindigkeit Vp0 akustischer Wellen an einer Symmetrieachse in jeder jeweiligen Schicht der geologischen Formation, und anisotroper Parameter und an der Symmetrieachse jeder jeweiligen Schicht der geologischen Formation.

Das Beispielverfahren 900 fährt mit Vorgang 904 fort, wobei der Prozessor 1020 einen störenden Algorithmus ausführt, um nachfolgende Nachfolgerpopulationen 808 (8) aus der Stammpopulation 702 zu generieren, bis in Vorgang 906 ein Abschlusskriterium erfüllt wird. Wie vorstehend beschrieben, kann der Störungsalgorithmus einen Differenzialevolution(DE)-Algorithmus beinhalten.

Nachfolgerpopulationen können wie vorstehend unter Bezugnahme auf 5 generiert werden. Beispielsweise und wie vorstehend ausführlicher beschrieben, kann das Generieren von Nachfolgerpopulationen 808 das Generieren von Mutationspopulationen 704 (7, und Gleichung (1)) und Versuchspopulationen 806 (8, Gleichung (4)) beinhalten. Das Verfahren 900 kann ähnlich wie Vorgang 314 (3) das Bereitstellen einer Schrittgröße zum Generieren einer DE-Mutationslösung ähnlich wie Vorgang 508 (5) für jedes Mitglied der durch den DE-Algorithmus generierten Nachfolgerpopulation 808 beinhalten. Das Verfahren 900 kann ferner das Stören der Schrittgröße für jeden Modellparameter in jeder Mutationslösungsberechnung in jeder nachfolgenden Nachfolgerpopulation beinhalten. Der Prozessor 1020 kann die einzelnen nachfolgenden Nachfolgerpopulationen durch Auswählen von Populationsmitgliedern auf Grundlage von objektiven Funktionswerten aus einer in der Reihenfolge vorangehenden Nachfolgerpopulation 808 und einer Mutationspopulation 704 generieren. Das Abschlusskriterium kann als nicht einschränkendes Beispiel wenigstens einen von einem Wert für die Anzahl von generierten Nachfolgerpopulationen und einem Schwellenwert beinhalten, der der objektiven Funktion entspricht. Die objektive Funktionswerte können auf Grundlage einer Crossoverrate bestimmt werden.

Das Beispielverfahren 900 fährt mit Vorgang 908 fort, wobei der Prozessor 1020 eine Vielzahl von Lösungen auf Grundlage von wenigstens einem Mitglied der Stammpopulation 702 und wenigstens einem Mitglied jeder Nachfolgerpopulation 808 zur Anzeige bereitstellt.

Das Beispielverfahren 900 fährt mit Vorgang 910 fort, wobei der Prozessor 1020 einen Bohrvorgang auf Grundlage eines überarbeiteten Schichtmodells steuert, das auf einer ausgewählten Lösung der Vielzahl von Lösungen beruht. Die ausgewählte Lösung kann durch den Prozessor 1020 in einer Weise ähnlich wie oben in Bezug auf Vorgang 318 (3) beschrieben generiert werden.

10 stellt ein Blockdiagramm von Merkmalen eines Systems 1000 gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar. Das System 1000 kann eine Empfehlung für verbesserte oder optimierte Wege durch eine Verfeinerung von Messdaten im Zusammenhang mit gemessenen Parametern mittels einer Datengewinnungseinheit 106 bereitstellen, wie oben beschrieben. Außerdem kann das System 1000 beliebige andere oben unter Bezugnahme auf 19 beschriebene Funktionen bereitstellen.

Das System beinhaltet einen Prozessor 1020. Das System 1000 kann außerdem einen Controller 1025 und einen Speicher 1035 beinhalten. Die Messwerkzeuge 1060 können Untertagemesswerkzeuge, -vermessungswerkzeuge usw. beinhalten. Der Speicher 1035 kann Messdaten, Zeiten des ersten Eintreffens von P-Wellen, objektive Funktionswerte und Lösungen für eine anfängliche Stammpopulation, Nachfolgerpopulationen, Versuchspopulationen, Mutationspopulationen oder beliebige andere Daten im Zusammenhang mit anisotropen Parameter und anderen vorstehend beschriebenen Parametern speichern. Der Prozessor 1020 kann auf die Messdaten zugreifen, um beliebige der hier beschriebenen Vorgänge durchzuführen.

Die Kommunikationseinheit 1040 kann Oberflächenkommunikation mit Bohrlochmündungen, Geophonen, Messwerkzeugen usw. in Mess- und Steuervorgängen bereitstellen. Diese Oberflächenkommunikation kann kabelgebundene und kabellose Systeme beinhalten. Außerdem kann die Kommunikationseinheit 1040 Untertagekommunikation in einem Messvorgang bereitstellen, obwohl diese Untertagekommunikation auch durch ein beliebiges anderes System bereitgestellt werden kann, das an oder nahe den Messkoordinaten einer Erdoberfläche angeordnet ist, wo die Messung stattfinden wird. Diese Bohrlochkommunikation kann ein Telemetriesystem beinhalten.

Das System 1000 kann auch einen Bus 1027 beinhalten, wobei der Bus 1027 elektrische Leitfähigkeit unter den Komponenten des Systems 1000 bereitstellt. Der Bus 1027 kann einen Adressbus, einen Datenbus und einen Steuerbus beinhalten, die jeweils unabhängig konfiguriert sind. Der Bus 1027 kann auch gemeinsame leitfähige Leitungen verwenden, um eins oder mehrere von Adresse, Daten oder Steuerung bereitzustellen, und der Controller 1025 kann die Nutzung dieser Leitungen regeln. Der Bus 1027 kann Instrumente für ein Kommunikationsnetz beinhalten. Der Bus 1027 kann derart konfiguriert sein, dass die Komponenten des Systems 1000 verteilt sind. Eine solche Verteilung kann zwischen Oberflächenkomponenten, Untertagekomponenten und Komponenten angeordnet sein, die an der Oberfläche eines Bohrlochs angeordnet sein können. Alternativ können verschiedene dieser Komponenten gemeinsam angeordnet sein, etwa an einem oder mehreren Kragen eines Bohrstrangs, an einer Kabelstruktur.

In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das System 1045 Peripherievorrichtungen, die Anzeigen, Benutzereingabevorrichtungen, weiteren Speicher und andere gesteuerte Vorrichtungen beinhalten können, die in Verbindung mit dem Controller 1025 oder dem Speicher 1035 arbeiten können. Beispielsweise können die Peripherievorrichtungen 1045 eine Benutzereingabevorrichtung zum Empfangen von Benutzereingaben in Reaktion auf das Bereitstellen einer Vielzahl von Lösungen wie vorstehend beschrieben, und GUI-Bildschirme zum Anzeigen von beispielsweise Kurvendarstellungen der Vielzahl von Lösungen, Schichtmodellen usw. beinhalten.

In einer Ausführungsform kann die Steuereinrichtung 1025 als eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten realisiert sein. Die Peripherievorrichtungen 1045 können dazu programmiert sein, in Verbindung mit der oder den Anzeigeeinheiten 1055 zu arbeiten, wobei Anweisungen im Speicher 1035 gespeichert sind, um eine GUI zum Verwalten des Betriebs des einen oder der Komponenten zu implementieren, die in dem System 1000 verteilt sind. Eine GUI kann in Verbindung mit der Kommunikationseinheit 1040 und dem Bus 1027 arbeiten.

In verschiedenen Ausführungsformen kann eine nicht transitorische maschinenlesbare Speichervorrichtung darauf gespeicherte Anweisungen umfassen, die bei Ausführung durch eine Maschine die Maschine dazu veranlassen, Vorgänge durchzuführen, wobei die Vorgänge ein oder mehrere Merkmale umfassen, die ähnlich wie oder identisch mit Merkmalen von hier beschriebenen Verfahren und Techniken sind. Bei einer maschinenlesbaren Speichervorrichtung handelt es sich hier um eine physische Vorrichtung, die Daten speichert, die durch eine physische Struktur in der Vorrichtung dargestellt werden. Zu Beispielen von maschinenlesbaren Speichervorrichtungen können, ohne darauf beschränkt zu sein, Speicher 1035 in der Form von Lesespeicher (ROM), Schreib-/Lesespeicher (RAM), einer Magnetdisk-Speichervorrichtung, einer optischen Speichervorrichtung, einem Flash-Speicher und anderer elektronischer, magnetischer und/oder optischer Speichervorrichtungen gehören.

Ein oder mehrere Prozessoren wie beispielsweise der Prozessor 1020 können an der physischen Struktur dieser Anweisungen arbeiten. Das Ausführen dieser physischem Strukturen kann die Maschine dazu veranlassen, Vorgänge zum Generieren einer Stammpopulation durchzuführen, wobei jedes Mitglied der Stammpopulation einen Satz Modellparameter beinhaltet, der ein Schichtmodell der geologischen Formation beschreibt; einen Störungsalgorithmus auszuführen, um nachfolgende Nachfolgerpopulationen aus der Stammpopulation zu generieren, bis ein Abschlusskriterium erfüllt ist; eine Vielzahl von Lösungen auf Grundlage von wenigstens einem Mitglied der Stammpopulation und von wenigstens einem Mitglied jeder Nachfolgerpopulation bereitzustellen; und einen Bohrvorgang auf Grundlage eines überarbeiteten Schichtmodells zu steuern, das auf Grundlage einer ausgewählten Lösung der Vielzahl von Lösungen generiert wurde.

Die Anweisungen können Anweisungen beinhalten, die den Prozessor 1020 dazu veranlassen, beliebige der oben beschriebenen Vorgänge oder einen Teil davon parallel durch Durchführung beliebiger anderer Teile der oben beschriebenen Vorgänge durchzuführen. Der Prozessor 1020 kann beliebige oder alle Daten, die er von den Messwerkzeugen 1060 empfängt, im Speicher 1035 speichern.

Wie vorstehend beschrieben, können die Empfänger 102 und andere seismische Ausrüstung in einem Logging-while-drilling(LWD, Vermessung während des Bohrens)-Baugruppe oder einem Wireline-Vermessungswerkzeug verwendet werden. 11 stellt eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Wireline-System 1100 dar, und 12 stellt eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Bohrplattformsystem 1200 dar. Somit können die Systeme 1100, 1200 Teile eines Wireline-Vermessungswerkzeugkörpers 1170 als Teil eines Wireline-Vermessungsvorgangs oder eines Untertagewerkzeugs 1224 als Teil eines Untertagebohrvorgangs umfassen. Daher zeigt 11 ein Bohrloch bei Wireline-Vermessungsvorgängen. In diesem Fall ist eine Bohrplattform 1104 mit einem Bohrturm 1106 ausgestattet, der eine Winde 1108 trägt.

Das Bohren von Öl- und Gasbohrlöchern wird in der Regel mithilfe eines Strangs von Bohrgestänge ausgeführt, das zum Bilden eines Bohrstrangs miteinander verbunden ist, der durch einen Drehtisch 1110 in das Bohrloch 103 abgesenkt wird. Hier wird angenommen, dass der Bohrstrang vorübergehend aus dem Bohrloch 103 entnommen wurde, damit ein Wireline-Vermessungswerkzeugkörper 1170, wie etwa eine Sonde, mittels Wireline oder Vermessungskabel 1114 in das Bohrloch 103 abgesenkt werden kann. In der Regel wird der Wireline-Vermessungswerkzeugkörper 1170 an den Boden der interessierenden Region abgesenkt und dann bei einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit wieder nach oben gezogen.

Während der Bewegung nach oben können die Instrumente (z. B. die Empfänger 102) im Werkzeugkörper 1170 in einer Reihe von Tiefen verwendet werden, um Messungen an den unterirdischen geologischen Formationen benachbart zum Bohrloch 103 (und zum Werkzeugkörper 1170) durchzuführen. Die Messdaten können an eine Datengewinnungseinheit 106 übermittelt werden. Die Datengewinnungseinheit 106 kann mit elektronischer Ausrüstung für verschiedene Arten der Signalverarbeitung versehen sein. Bei Bohrvorgängen können ähnliche Formationsbeurteilungsdaten gesammelt und analysiert werden (z. B. bei LWD-Vorgängen und weiter gefasst bei der Probenahme während des Bohrens).

In einigen Ausführungsformen umfasst der Werkzeugkörper 1170 Empfänger 102 zum Erfassen seismischer Quellen, die wie vorstehend in Bezug auf 1 beschrieben generiert wurden, in einer unterirdischen Formation durch ein Bohrloch 103. Das Werkzeug ist mittels Wireline-Kabel 1114, das das Werkzeug mit einer Oberflächensteuereinheit (die z. B. einen Arbeitsplatzrechner 1118 umfasst, der auch eine Anzeige beinhalten kann), in das Bohrloch gehängt. Das Werkzeug kann an Wickelrohren, zusammengefügten Rohren, fest verdrahteten Rohren oder durch eine beliebige andere Einbringungstechnik in das Bohrloch 103 eingebracht werden.

Nun Bezug nehmend auf 12 ist zu erkennen, wie ein System 1200 auch einen Teil einer Bohrplattform 1202 bilden kann, die an der Oberfläche 105 eines Bohrlochs 1206 angeordnet ist. Die Bohrplattform 1202 kann Halt für einen Bohrstrang 1208 bieten. Der Bohrstrang 1208 kann betrieben werden, um den Drehtisch 1110 zum Bohren des Bohrlochs 103 durch die unterirdischen Formationen 110 zu durchdringen. Der Bohrstrang 1208 kann eine Mitnehmerstange 1216, Bohrgestänge 1218 und eine Bohrgarnitur 1220 beinhalten, die möglicherweise am unteren Teil des Bohrgestänges 1218 angeordnet ist.

Die Bohrgarnitur 1220 kann Bohrkragen 1222, ein Untertagewerkzeug 1224 und einen Bohrmeißel 1226 beinhalten. Der Bohrmeißel 1226 kann betrieben werden, um das Bohrloch 103 zu erzeugen, indem er die Oberfläche 105 und die unterirdischen Formationen 110 durchdringt. Das Untertagewerkzeug 1224 kann beliebige von einer Anzahl unterschiedlicher Arten von Werkzeugen umfassen, darunter MWD-Werkzeuge, LWD-Werkzeuge und andere.

Während der Bohrvorgänge können der Bohrstrang 108 (der möglicherweise die Mitnehmerstange 1216, das Bohrgestänge 1218 und die Bohrgarnitur 1220 beinhaltet) durch den Drehtisch 1210 gedreht werden. Obwohl nicht dargestellt, kann die Bohrgarnitur 1220 zusätzlich oder alternativ auch durch einen Motor (z. B. einen Schlammmotor) gedreht werden, der untertage angeordnet ist. Die Bohrkragen 1222 können dazu verwendet werden, dem Bohrmeißel 1226 mehr Gewicht zu verleihen. Die Bohrkragen 1222 können auch wirksam sein, um die Bohrgarnitur 1220 zu versteifen, so dass die Bohrgarnitur 1220 das zusätzliche Gewicht auf den Bohrmeißel 1226 übertragen und wiederum den Bohrmeißel 1226 dabei unterstützen kann, die Oberfläche 105 und unterirdische Formationen 110 zu durchdringen.

So wird deutlich, dass die Systeme 1100, 1200 in einigen Ausführungsformen einen Bohrkragen 1222, ein Untertagewerkzeug 1224 und/oder einen Wireline-Vermessungswerkzeugkörper 1170 beinhalten können, um einen oder mehrere Empfänger 102 ähnlich zu oder identisch mit den Empfängern 102 aufzunehmen, die oben beschrieben und in 1 dargestellt sind. Komponenten des Systems 1000 in 10 können auch im Werkzeug 1224 oder im Werkzeugkörper 1170 aufgenommen sein.

Im Sinne dieses Dokuments kann der Begriff „Gehäuse“ ein oder mehrere von beliebigen von einem Bohrkragen 1222, einem Untertagewerkzeug 1224 oder einem Wireline-Vermessungswerkzeugkörper 1170 beinhalten (die alle eine Außenwand zum Einschließen von Magnetometern, Sensoren, Fluidprobenahmevorrichtungen, Druckmessvorrichtungen, Sendern, Empfängern, Gewinnungs- und Verarbeitungslogik und Datengewinnungssystemen oder Anbringen derselben aufweisen). Das Werkzeug 1224 kann ein Untertagewerkzeug wie etwa ein LWD-Werkzeug oder MWD-Werkzeug umfassen. Der Wireline-Werkzeugkörper 1170 kann ein Wireline-Vermessungswerkzeug einschließlich einer Sonde umfassen, beispielsweise gekoppelt an ein Vermessungskabel 1114. Auf diese Weise können zahlreiche Ausführungsformen realisiert werden.

Somit kann ein System 1100, 1200 einen Untertagewerkzeugkörper wie etwa einen Wireline-Vermessungswerkzeugkörper 1170 oder ein Untertagewerkzeug 1224 (z. B. einen LWD- oder MWD-Werkzeugkörper) und einen oder mehrere Empfänger 102 umfassen, die an dem Werkzeugkörper angebracht sind, wobei die Empfänger 102 wie zuvor beschrieben betrieben werden.

Beliebige der vorstehenden Komponenten, beispielsweise die Empfänger 102, Prozessoren 1020 usw., können hierin als Module beschrieben sein. Diese Module können Hardwareschaltungen und/oder einen Prozessor und/oder Speicherschaltungen, Softwareprogrammmodule und -objekte und/oder Firmware und Kombinationen davon beinhalten, wie es der Architekt der Systeme 1000, 1100, 1200 wünscht und wie es für jeweilige Implementierungen verschiedener Ausführungsformen angemessen ist. In einigen Ausführungsformen können diese Module beispielsweise in einem Vorrichtungs- und/oder Systembetriebssimulationspaket enthalten sein, wie etwa einem Paket zum Simulieren elektrischer Softwaresignale, einem Paket zum Simulieren von Energieverbrauch und – verteilung, einem Paket zum Simulieren von Leistung/Wärmeableitung und/oder einer Kombination aus Software und Hardware, die zum Simulieren verschiedener möglicher Ausführungsformen verwendet wird.

Es versteht sich auch, dass die Geräte und Systeme verschiedener Ausführungsformen in anderen Anwendungen als für Vermessungsvorgänge verwendet werden können und dass verschiedene Ausführungsformen daher in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt sind. Die Darstellungen der Systeme 1000, 1100, 1200 sollen ein allgemeines Verständnis der Struktur verschiedener Ausführungsformen bieten und nicht als vollständige Beschreibung aller Elemente und Merkmale von Geräten und Systemen dienen, die die hier beschriebenen Strukturen nutzen könnten.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen verwenden Systeme zur globalen Optimierung, die es Öl- und Gasförderunternehmen ermöglichen, die Öl- und Gasförderung durch zuverlässiges und genaues Schätzen von Parametern transvers isotroper Medien aus dem direkten Eintreffen von P-Wellen zu erhöhen und zu verbessern, wenn Geophone und Quellen sich in einer Walkaway-VSP-Konfiguration befinden. Beispielsweise können die Systeme 1000, 1100 und 1200 Profile für anisotrope Parameter generieren, wie sie in 1315 gezeigt sind.

13 stellte Geschwindigkeitsprofile der besten Inversionslösung 1302 und der wahren Lösung 1304 dar, um die Genauigkeit einiger Ausführungsformen zu veranschaulichen. Beispielsweise ist zu erkennen, dass die beste Inversionslösung 1302, die mit den vorstehend beschriebenen Verfahren erreicht werden kann, sehr nah an der wahren Lösung 1304 liegt. Eine beste Inversionslösung 1302 kann beispielsweise eine Lösung in einer der Nachfolgerpopulationen 808 oder der Stammpopulation 702 beinhalten, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 39 beschrieben. Suchgrenzen 1306 sind ebenfalls dargestellt. Der Prozessor 1020 kann diese Suchgrenzen gemäß Vorgang 506 (5) generieren und darauf zugreifen, obwohl Ausführungsformen nicht auf ein bestimmtes Verfahren zum Definieren von Suchgrenzen beschränkt sind.

Ebenso stellt 14 Epsilon-Geschwindigkeitsprofile der besten Lösung 1402 und der wahren Lösung 1404 dar, um die Genauigkeit einiger Ausführungsformen zu veranschaulichen. Suchgrenzen 1406 sind ebenfalls dargestellt. 15 stellte Delta-Geschwindigkeitsprofile der besten Lösung 1502 und der wahren Lösung 1504 dar, um die Genauigkeit einiger Ausführungsformen zu veranschaulichen. Suchgrenzen 1506 sind ebenfalls dargestellt.

16 stellt synthetische Daten mit Rauschen (Kreuze in 16) und Daten dar, die gemäß einigen Ausführungsformen generiert wurden (Kreise in 16), um die Genauigkeit einiger Ausführungsformen zu veranschaulichen. 16 stellt dar, dass die Inversionsmethodik gemäß verschiedenen Ausführungsform bei vorhandenem Rauschen in den Daten und dem Vorhandensein einer komplizierten Konfiguration von Quellen und Empfängern in einer lateral heterogenen unterirdischen Region mit anisotropen Effekten präzise zur korrekten Lösung konvergiert.

Weitere Beispiele von Geräten, Verfahren, einem Mittel zum Durchführen von Handlungen, Systemen oder Vorrichtungen beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein:
Beispiel 1 ist ein Verfahren, das Vorgänge umfasst, wobei beliebige der Geräte, Vorrichtungen, Systeme oder Teile davon Mittel zum Durchführen des Verfahrens von Beispiel 1 beinhalten können, und wobei das Verfahren von Beispiel 1 Generieren einer Stammpopulation, wobei jedes Mitglied der Stammpopulation einen Satz Modellparameter beinhaltet, der ein Schichtmodell der geologischen Formation beschreibt; Ausführen eines Störungsalgorithmus, um nachfolgende Nachfolgerpopulationen aus der Stammpopulation zu generieren, bis ein Abschlusskriterium erfüllt ist; Bereitstellen einer Vielzahl von Lösungen auf Grundlage von wenigstens einem Mitglied der Stammpopulation und von wenigstens einem Mitglied jeder Nachfolgerpopulation; und Steuern eines Bohrvorgangs auf Grundlage eines überarbeiteten Schichtmodells, das auf Grundlage einer ausgewählten Lösung der Vielzahl von Lösungen generiert wurde.

Beispiel 2 beinhaltet den Gegenstand von Beispiel 1, wobei der Störungsalgorithmus wahlweise einen Differenzialevolutions(DE)-Algorithmus beinhaltet. Beispiel 3 beinhaltet den Gegenstand beliebiger der Beispiele 1–2, wobei der Satz

Modellparameter wahlweise eine Ausbreitungsgeschwindigkeit Vp0 akustischer Wellen an einer Symmetrieachse in jeder jeweiligen Schicht der geologischen Formation und anisotroper Parameter an der Symmetrieachse jeder jeweiligen Schicht der geologischen Formation beinhaltet und wobei jede Lösung in jeder von der Stammpopulation und den Nachfolgerpopulationen Werte für die Modellparameter für jede Schicht des Schichtmodells beinhaltet.

Beispiel 4 beinhaltet den Gegenstand beliebiger der Beispiele 1–3 und umfasst wahlweise ferner Bereitstellen einer Schrittgröße zum Generieren einer DE-Mutationslösung für jedes Nachfolgerpopulationsmitglied, das von dem DE-Algorithmus generiert wird; und Stören der Schrittgröße für jeden Modellparameter in jeder Mutationslösungsberechnung in jeder nachfolgenden Nachfolgerpopulation.

Beispiel 5 beinhaltet den Gegenstand von Beispiel 4, wobei jede nachfolgende Nachfolgerpopulation wahlweise durch Auswählen von Populationsmitgliedern auf Grundlage von objektiven Funktionswerten aus einer in der Reihenfolge vorangehenden Nachfolgerpopulation und einer Mutationspopulation generiert wird, und wobei das Abschlusskriterium wenigstens einen von einem Wert für die Anzahl von Nachfolgerpopulationen, die generiert wurden, und einem Schwellenwert beinhaltet, der der objektiven Funktion entspricht.

Beispiel 6 beinhaltet den Gegenstand von Beispiel 4 und umfasst ferner wahlweise Generieren von Versuchslösungen aus der Mutationspopulation und auf Grundlage einer Crossoverrate.

Beispiel 7 beinhaltet den Gegenstand beliebiger der Beispiele 5–6 und umfasst ferner wahlweise Anwenden eines Glättungsalgorithmus durch Hinzufügen eines Penalty-Terms zu objektiven Funktionswerten, bei denen ein entsprechender Modellparameter einen Grenzwert erreicht oder überschritten hat.

Beispiel 8 beinhaltet den Gegenstand von Beispiel 5 und umfasst ferner wahlweise Generieren objektiver Funktionswerte für jede nachfolgende Nachfolgerpopulation; und Bereitstellen einer Anzeige objektiver Funktionswerte, der Stammpopulation und wenigstens einer Nachfolgerpopulation.

Beispiel 9 beinhaltet den Gegenstand eines der Beispiele 1–8 und umfasst ferner wahlweise Zugreifen auf Suchgrenzen, die Werte für den Satz Modellparameter beschränken; und Bereitstellen der Suchgrenzen als Eingaben für den DE-Algorithmus.

Beispiel 10 beinhaltet den Gegenstand von Beispiel 9, wobei die Suchgrenzen wahlweise auf seismischen Oberflächenmessungen des Satzes Modellparameter beruhen.

Beispiel 11 beinhaltet den Gegenstand beliebiger der Beispiele 1–10 und umfasst ferner wahlweise Generieren eines anfänglichen Schichtmodells auf Grundlage von seismischen Oberflächenmessungen; und Generieren eines überarbeiteten Schichtmodells durch Minimieren einer Nichtübereinstimmung zwischen beobachteten Fortbewegungszeiten beim ersten Eintreffen von P-Wellen und berechneten P-Wellenfortbewegungszeiten, die mithilfe eines anisotropen Strahlverfolgungs(ART)-Algorithmus berechnet werden.

Beispiel 12 ist ein System, das Mittel zum Durchführen beliebiger der Beispiele 1–11 beinhalten kann, umfassend eine seismische Quelle zum Abstrahlen einer seismischen Welle in eine geologische Formation; einen seismischen Empfänger, der dazu konfiguriert ist, die seismische Welle zu erfassen und ein seismisches Signal zu generieren; und einen Prozessor zum Empfangen seismischer Signale, die von dem seismischen Empfänger generiert werden, und zum Generieren einer Stammpopulation, wobei jedes Mitglied der Stammpopulation einen Satz Modellparameter beinhaltet, der ein Schichtmodell der geologischen Formation beschreibt; Ausführen eines Störungsalgorithmus, um nachfolgende Nachfolgerpopulationen aus der Stammpopulation zu generieren, bis ein Abschlusskriterium erfüllt ist; Bereitstellen einer Vielzahl von Lösungen auf Grundlage von wenigstens einem Mitglied der Stammpopulation und von wenigstens einem Mitglied jeder Nachfolgerpopulation; und Steuern eines Bohrvorgangs auf Grundlage eines überarbeiteten Schichtmodells, das auf Grundlage einer ausgewählten Lösung der Vielzahl von Lösungen generiert wurde.

Beispiel 13 beinhaltet den Gegenstand von Beispiel 12 und umfasst wahlweise ferner Speicher zum Speichern von Daten, die eine seismische Untersuchung darstellen, die an der geologischen Formation gewonnen wurde; und Daten, die das Schichtmodell darstellen.

Beispiel 14 beinhaltet den Gegenstand beliebiger der Beispiele 12–13 und umfasst ferner wahlweise einen Telemetriesender zum Bereitstellen von Daten, die die seismische Welle darstellen, an den Prozessor.

Beispiel 15 beinhaltet den Gegenstand beliebiger der Beispiele 12–14 und umfasst ferner wahlweise eine Anzeige zum Anzeigen der Vielzahl von Lösungen.

Beispiel 16 beinhaltet ein computerlesbares Medium mit Anweisungen, die bei Ausführung auf einer Maschine die Maschine veranlassen, beliebige der Funktionen der Beispiele 1–15 auszuführen, beinhaltend Generieren einer Stammpopulation durchzuführen, wobei jedes Mitglied der Stammpopulation einen Satz Modellparameter beinhaltet, der ein Schichtmodell der geologischen Formation beschreibt; einen Störungsalgorithmus auszuführen, um nachfolgende Nachfolgerpopulationen aus der Stammpopulation zu generieren, bis ein Abschlusskriterium erfüllt ist; eine Vielzahl von Lösungen auf Grundlage von wenigstens einem Mitglied der Stammpopulation und von wenigstens einem Mitglied jeder Nachfolgerpopulation bereitzustellen; und einen Bohrvorgang auf Grundlage eines überarbeiteten Schichtmodells zu steuern, das auf Grundlage einer ausgewählten Lösung der Vielzahl von Lösungen generiert wurde.

Beispiel 17 beinhaltet den Gegenstand von Beispiel 16, wobei der Störungsalgorithmus wahlweise einen DE-Algorithmus beinhaltet.

Beispiel 18 beinhaltet den Gegenstand beliebiger der Beispiele 16–17, wobei die Modellparameter wahlweise eine Ausbreitungsgeschwindigkeit Vp0 akustischer Wellen an einer Symmetrieachse in jeder jeweiligen Schicht der geologischen Formation und anisotroper Parameter an der Symmetrieachse jeder jeweiligen Schicht der geologischen Formation beinhalten und wobei jede Lösung in jeder von der Stammpopulation und den Nachfolgerpopulationen wahlweise einen Satz Werte für die Modellparameter für jede Schicht des Schichtmodells beinhaltet.

Beispiel 19 beinhaltet den Gegenstand beliebiger der Beispiele 17–18 und beinhaltet wahlweise ferner Bereitstellen einer Schrittgröße zum Generieren einer DE-Mutationslösung für jedes Nachfolgerpopulationsmitglied, das von dem DE-Algorithmus generiert wird; und Stören der Schrittgröße für jeden Modellparameter in jeder Mutationslösungsberechnung in jeder nachfolgenden Nachfolgerpopulation.

Beispiel 20 beinhaltet den Gegenstand von Beispiel 19 und umfasst ferner wahlweise Generieren jeder nachfolgenden Nachfolgerpopulation durch Auswählen von Populationsmitgliedern auf Grundlage von objektiven Funktionswerten aus einer in der Reihenfolge vorangehenden Nachfolgerpopulation und einer Mutationspopulation generiert wird, und wobei das Abschlusskriterium wenigstens einen von einem Wert für die Anzahl von Nachfolgerpopulationen, die generiert wurden, und einem Schwellenwert beinhaltet, der der objektiven Funktion entspricht.

Nach der Lektüre und dem Nachvollziehen des Inhalts dieser Offenbarung wird ein einschlägiger Durchschnittsfachmann die Art und Weise verstehen, wie ein Softwareprogramm von einem computerlesbaren Medium in einem computerbasierten System gestartet werden kann, um die in dem Softwareprogramm definierten Funktionen auszuführen, um das hier beschriebene Verfahren durchzuführen. Ein einschlägiger Durchschnittsfachmann wird ferner die verschiedenen Programmiersprachen kennen, die verwendet werden können, um ein oder mehrere Softwareprogramme zu erstellen, die zum Implementieren und Ausführen der hier offenbarten Verfahren ausgelegt sind. Die Programme können beispielsweise in einem objektorientierten Format unter Verwendung einer objektorientierten Sprache wie etwa Java oder C# strukturiert sein. In einem anderen Beispiel können die Programme in einem prozedural orientierten Format unter Verwendung einer prozeduralen Sprache wie etwa Assembly oder C strukturiert sein. Die Softwarekomponenten können unter Verwendung beliebiger einer Anzahl Mechanismen kommunizieren, die einschlägigen Durchschnittsfachleuten bekannt sind, wie etwa Anwendungsprogrammschnittstellen oder Techniken zur Kommunikation zwischen Prozessen, einschließlich Remote Procedure Calls. Die Lehren verschiedener Ausführungsformen sind nicht auf eine bestimmte Programmiersprache oder -umgebung beschränkt. Somit können andere Ausführungsformen erzielt werden. Ferner können Softwarekomponenten unter Verwendung SQL-gespeicherter Abläufe usw. mit Datenbasen kommunizieren, beispielsweise relationalen Datenbasen.

Obwohl vorliegend bestimmte Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurden, werden Durchschnittsfachleute verstehen, dass die bestimmten dargestellten Ausführungsformen durch eine beliebige Anordnung ersetzt werden können, die dazu ausgelegt ist, denselben Zweck zu erfüllen. Verschiedene Ausführungsformen verwenden Abwandlungen oder Kombinationen von hier beschriebenen Ausführungsformen. Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend ist und dass die hier verwendete Phraseologie oder Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient. Kombinationen der vorstehenden Ausführungsformen und anderer Ausführungsformen werden nach der Lektüre der vorstehenden Beschreibung für Durchschnittsfachleute auf der Hand liegen.