具体实施方式

图1示出了用于实时随钻地震(SWD)系统和过程的示例工作流 100。在一些方面，实时SWD系统(例如，图8中所示)向钻井和地质导向人员提供实时见解和信息，以便能够做出关于正在进行的钻井计划和导向方向的明智决定。示出的工作流100包括准备过程102、执行过程108和结果过程120。在一些方面中，准备阶段102在现场执行阶段108之前以确保所收集数据的质量并确保顺利执行。执行阶段 108在现场实时发生，在该现场在钻井作业进行的同时数据被反复地收集、处理和成像。该工作流100的结果是向钻井工程师提供关于钻头位置的实时反馈124，从而在钻头之前进行预测等。

如图1所示，执行阶段108包括工作流100的以下子步骤，包括：场采集步骤110、数据记录步骤112、数据处理步骤114、和成像步骤 116、以及几何结构更新步骤118。在场采集步骤110中，确定几何结构布局。在数据记录步骤112中，记录地震数据以及直接和间接导向记录。在步骤114中，处理所记录的数据，例如通过互相关、(声波的) 走时差处理和堆叠。在成像步骤116中，执行迁移和速度更新。最后，在几何结构更新118中，验证所确定的几何结构(例如，被动声源和声学传感器之间的关系的几何结构)。在一些方面，诸如声能处理系统之类的计算系统可以实现执行阶段108的全部或部分。

在该示例中，结果阶段120包括两个子阶段。例如，如图所示，在子阶段122中更新由工作流100产生的全局岩石物理模型。该子阶段122可以包括更新现有的速度和地震图像。另外，向钻井工程师提供实时反馈(例如，关于钻头位置)以进行地质导向。另外，向钻井工程师提供了钻头前方的预测路径。

在该示例中，在准备阶段102中，例如，可以查看历史数据104 和实验设计数据106以定义在SWD系统运行时要记录的地震数据的目标钻井深度范围。例如，历史数据102可以包括现有的区域地震数据、计划的井路径、关于附近井(在计划的井路径附近)的历史钻井信息和区域岩石物理数据。例如，现有的区域地震数据可以提供要钻探的地下地层或地层的图像。该数据通常以三维(3D)体积形式出现，该三维(3D)体积覆盖特定的表面积并渗透到地球的特定深度。此类数据的限制可由表面坐标和深度(X、Y、Z)表示。另外，此类图像通常来自与计划的井路径区域相同的区域中采集的地震勘测。例如，图2 示出了可能具有数十公里(km)和数公里深度(例如0-4km)的空间覆盖范围的横截面图像200，还可以使用的其他相关数据是在采集的地震调查期间收集以便正确重建地震数据以备处理的地形图。

在一些示例中，计划的井路径将钻头搜索区域缩小到单个路径和建议路径周围的路径。该路径可以用于在使用SWD系统进行钻井作业期间检查井路径将通过地震图像中的哪些层。此类信息还可用于预测钻井时间线，因为不同的岩石层由于其不同的硬度和物理特性而需要不同的时间钻通。换言之，钻头穿透每个地层的钻速(ROP)被计算或估计为计划井路径的一部分。横截面图像200示出了来自计划井202 的竖直井路径204。而且，示出了变窄的搜索区域206。在该图中示出了钻井208，该钻井208表示先前钻入地下层212的井，其产生历史钻井信息210。

可以使用的其他有用信息是图3中所示的井套管计划300。图3 是示出了井套管的设计和测量的示例计划300，该井套管在钻井期间下降到井中以防止井壁塌陷到由钻井产生的空隙中。这些套管还用作安全测量以容纳钻井液并保护由于加压流体从钻井地层或岩石中流出而压力突然升高。图3示出了井套管下降到2公里竖直深度的井截面图。通常使用较短的管道将这些套管连接在一起(例如，在套管柱中)。由于被动井下声能源(例如SWD系统的钻头或钻柱振动)产生的声能，这些接头可以充当在钻井液中传播的声波的放大器。因此，套管设计的知识可以添加关于这些套管接头的位置的信息，并且有助于例如消除它们对记录信号的影响或者将它们用作提供来自相邻地层的信息的二次信号源。

附近井的历史钻井信息(在图2中显示为参考210)可以提供对相同区域中钻井中面临的挑战的见解。还提供了预先规划地震数据采集时间线所需的有价值的信息。该数据210可以包括但不限于以下测量数据，例如钻井ROP、钻压(WOB)、以每分钟循环数为单位的钻头旋转速度、用于钻穿岩石的扭矩等。此外，由于诸如随时间推移的钻井项目活动的其他描述性数据通常与同一地区的钻井相似，它们可以增加价值。在图2中，历史钻井信息210的不同阴影表示发生的不同钻井活动。图4A-图4C示出了测量的钻井信息和参数400的示例。由于不同类型的钻头向正被钻探的固体岩石发射不同数量的声波，其他有用的信息可能是设备的类型。

区域岩石物理数据可以来自从现有区域地震图像中提取的体积形式的或从测井中提取的线性形式的地下岩石特性。例如，图5A-图 5D示出了从地震图像502中提取的若干包括密度504、速度506以及声学阻抗508的岩石物理数据500。图6示出了来自地震测井600的岩石物理数据，该岩石物理数据是限于井位置并沿其路径的类似数据，通常用于校准从地震图像中提取的岩石物理数据。

图7示出了基于准备阶段102的执行，生成集成地下模型710的过程700。例如，所有或一些先前描述的历史数据104可以用于创建地下层及其特性的集成模型，该集成模型将在稍后的实时步骤中用于导航和指导钻井作业。可以使用统计、数学、机器学习、数据分析和人工智能操作(例如插值、克里金法、曲线拟合、相关性等)来创建集成模型。如图7所示和之前描述的，历史数据104包括地震数据702、井路径数据704、钻井信息数据706和岩石物理数据708。

工作流100，特别是准备阶段102，也可以包括实验设计子步骤 106。例如，在一些方面，阶段104中的历史数据的收集之后可以是实验设计106，其中做出设备选择、为系统800(如图8所示)设计和预先规划几何结构。此外，可以进行建模研究以验证几何结构及其可行性。例如，实验设计106可以包括设备的选择。例如，为了实现在钻头前进行定位和预测的目标，必须仔细选择设备以帮助确保实现特定目标。此类目标包括由检测钻头振动发射的信号并穿过相邻地层到达地面。可以使用分布在被监测井周围的具有特定图案或几何设计的地表地震传感器来检测这些信号。此类目标还包括检测由钻柱振动发射到与地面相邻的地层中的信号。地表传感器可以类似地检测这些信号。此类目标还包括检测由钻头向前发射并被更深地层反射回地面的信号。地表传感器可以类似地检测这些信号。此类目标还包括检测穿过钻井泥浆或流体穿过钻孔到达地面的信号。例如，立管压力传感器可以检测这些信号。此类目标还包括检测钻头正上方的钻孔组件中的钻头特征。安装在钻头右上方的保护接头或钻柱中的井下传感器可以检测到这些信号。此类目标还包括检测由各种源在进行钻井作业的地面产生的地面噪声。高灵敏度地面地震传感器可以检测到这些信号。此类目标还包括在空间和时间上对所有检测到的信号进行适当的采样。这可能会决定传感器的数量及其动态范围，这些传感器将用于地面或井下组件中。最后，此类目标还可以包括对地下信号的适当聚焦。这可能会决定地表传感器的区域覆盖范围。

为了实现这些目标，可能会使用某些设备进行记录。例如，可以使用具有大空间覆盖范围的数千个数量级的地表传感器阵列来检测从地下向上传来的所有信号。转到图8，阴影块是此类传感器阵列的示例设置。另外，在钻孔作业中可以使用数百个数量级的近噪声或振动源的地表传感器以记录噪声并使得后续步骤能够消除这种噪声。例如，图8包括传感器放置位置的示例设置。此外，可以使用地表传感器来记录钻柱进入点附近到地面的引导轨迹。备选地，可以在钻头本身处或在钻头本身的稍微向上处记录引导轨迹。因此，可以使用靠近钻头的一个或多个井下传感器。然而，这种放置可能会给将记录的信号传送到地表带来困难。另一种选择是使用立管压力传感器来记录钻井液中的背景噪声，并从背景噪声中提取引导信号。此外，可以使用高灵敏度传感器来代替使用传统地震检波器传感器阵列。高灵敏度传感器允许减少实现相同目标所需的传感器数量。最后，可以使用灵活的实时记录装备，例如无线系统。

图8示出了SWD系统800的示例实施方式，该SWD系统800可以在执行阶段108中用于钻探井眼并且实时地从SWD系统800中的被动地震源收集地震数据。如图所示，SWD系统800包括钻井井架802，该钻井井架802作业以驱动带有电动机804的转台810以利用耦接到钻柱814的钻头816形成井眼812。钻井泥浆由泥浆泵806从泥浆罐808 被泵送通过钻柱814以例如离开钻头816并将钻屑移回井架802所在的地表。如图所示，地震检波器818(声学传感器)被安装在地表上以接收来自钻头816和系统800的其他组件的声学信号。这种信号包括从套管接头发射的直接信号820、从钻头816发射的直接信号822 以及从钻头816发射的反射信号824。

如所讨论的，SWD系统800包括多个声学传感器/传感器阵列。用于为此类实验采集地震数据的传感器的数量可以在数千个范围内，除了数百个传感器用于采集随后用于数据处理的噪声和引导轨迹之外。这些传感器可以是传统的地震检波器、高灵敏度的地震检波器或任何其他特殊的传感器，这取决于首选的阵列布置和采集要求。在每个阵列中，要使用的图案很多。图9A-图9B示出了地震传感器阵列的示例实施方式。作为示例，图9A示出了具有单个感测节点的示例阵列，而图9B示出了具有三乘三传感器阵列的示例。设计这些图案的一些主要参数是每个阵列中的传感器数量、这些传感器的连接方式(串联或并联)以及阵列的特殊覆盖范围。阵列内的传感器数量可以基于传感器对信号而非噪声的灵敏度而变化。阵列内传感器的数量越多，阵列记录信号的灵敏度就越高，这取决于它们的连接方式。阵列的面积覆盖范围越小，对记录信号的平均化或平滑化就越少。

图10示出了地震采集几何结构1000的示例实施方式。在这个示例中，数以千计的这些独立阵列以特殊图案一起形成，以形成采集几何结构。在图10中，每个方格1002等同于一个传感器或传感器阵列，并且每个方格1004表示禁区的面积。

用于形成采集几何结构的主要参数是：特殊采样，即传感器阵列中心之间的间距；最大面积覆盖，即几何图案的大小；以及目标深度。这些参数共同控制信号聚焦在某个目标深度。具有小面积覆盖或小面积范围的几何图案仅最适用于浅目标深度。几何结构的区域覆盖范围越大，几何结构可用于聚焦的目标深度就越深。为确保在特定目标深度内将正确的数据聚焦在目标上，可能需要两倍于表面面积覆盖距离的距离。这些大规模几何结构中的多个被设计为记录从不同目标深度范围发射的地震数据。这些多个大规模几何结构共同形成灵活且适应性强的采集系统。

在做出切换到下一个几何结构的决定之前，可以在执行阶段108 内使用聚焦波束方法反复地验证设计的传感器阵列几何结构。例如，下面建议的采集几何结构作为用于说明其范围和灵活性质的示例。此外，它们示出了在考虑目标的可变深度的情况下如何设计采集几何结构。与SWD系统800一起使用的实际几何结构不限于本公开中公开的三个几何结构示例，并且可以基于目标深度要求使用空中覆盖和不同数量的几何结构来实现。另一方面，最初的现场实验(稍后描述)证明了这种大规模监测系统用于记录随钻地震的可行性。所有公开的几何结构共享共同的设计方面，例如以井口位置为中心并且具有可以根据每口井的钻井安全要求确定大小的灵活禁区(由图10中的方块1004 表示)。在这个高度活跃的禁区内，在井垫上甚至钻机本身的不同位置，可以记录引导轨迹以支持后续的数据处理和分析。

图11A-图11D示出了以井口为中心并且以浅深度为目标的对称采集几何结构1100的示例实施方式。几何结构1100以约250米(m)的浅深度为目标。几何结构1100是以井口为中心的二维(2D)和3D组件的混合组合。第一组件是一个覆盖0.3平方公里(km²)的空中范围的方块密集接收器，以更好地对由浅层目标产生的近场能量进行成像。为了支持数据的处理和分析，第二组件由在井口并从中心向外延伸3公里以对由浅层目标产生的远场能量进行成像的两条交叉的二维接收器线组成。

图12A-图12B示出了通过正演建模的几何结构验证步骤，该正演建模示出了几何结构1100的竖直截面图像。图13A-图13B示出了通过正演建模的几何结构验证步骤，该正演建模示出了几何结构1100 的水平截面图像。为了验证几何结构1100，进行了正演建模研究，以对深度为900英尺(ft.)、恒定中等速度为2000米/秒(m/s)、最大频率为200赫兹(Hz)的目标进行虚拟成像。图12A-图12B和图13A- 图13B中的正演建模结果示出了对应于900英尺处的目标的集中能量扑灭。这验证了用于对浅目标进行成像的几何结构1100。

图14示出了以井口为中心并且以稍微更深的深度为目标的对称采集几何结构1400。几何结构1400以250m到500m之间的更深深度为目标(在这个示例中)。几何结构1400也是以井口为中心的2D和 3D组件的混合组合。与几何结构1100相比，第一组件仍然是覆盖1.2 平方公里更大空中范围以更好地对由稍微更深目标产生的近场能量进行成像的较低密度的方块接收器。第二组件与几何结构1100中的相同，由井口处的两条交叉的2D接收器线组成并从中心向外延伸3公里，建议对由稍微更深的目标产生的远场能量进行成像。

图15A-图15B示出了通过正演建模的几何结构验证步骤，该正演建模示出了几何结构1400的竖直截面图像。图16A-图16B示出了通过正演建模的几何结构验证步骤，该正演建模示出了几何结构1400 的水平截面图像。为了验证几何结构1400，进行了类似正演建模研究，以对深度为1800英尺ft.、恒定中等速度为2000m/s、最大频率为200 赫兹Hz的目标进行虚拟成像。图15A-图15B和图16A-图16B中的正演建模结果示出了对应于1800英尺处的目标的集中能量扑灭。这验证了用于对稍微更深的目标进行成像的几何结构1400(例如，相对于几何结构1100)。

图17示出了以井口为中心并且以更深的深度为目标的对称采集几何结构1700。几何结构1700以超过500m以及深达3000m的更深深度为目标。几何结构1700也是以井口为中心的2D组件的混合组合。与几何结构1100和1400相比，该几何结构1700的主要组成部分由两条粗2D线和多条(例如，在本例中为7条)接收器线组成，每条接收器线在井口处交叉并从中心向外延伸略多于2公里以更好地对更深目标产生的远场能量进行成像。

图18A-图18B示出了通过正演建模的几何结构验证步骤，该正演建模示出了几何结构1700的竖直截面图像。图19A-图19B示出了通过正演建模的几何结构验证步骤，该正演建模示出了几何结构1700 的水平截面图像。为了验证第三几何结构，进行了类似正演建模研究，以对深度为5000英尺ft.、恒定中等速度为2000m/s、最大频率为200 赫兹Hz的目标进行虚拟成像。图18A-图18B和图19A-图19B中的正演建模结果示出了对应于5000英尺处的目标的集中能量扑灭。这验证了用于对稍微更深目标进行成像的第三几何结构(例如，相对于几何结构1100)。

图20示出了图8的具有额外声学传感器的可能位置的SWD系统 800的示例实施方式。如图20所示，SWD系统800包括钻井井架802，该钻井井架802作业以驱动带有电动机804的转台810利用具有耦接到钻柱814的钻头816形成井眼812。钻井泥浆由泥浆泵806从泥浆罐808被泵送通过钻柱814以例如离开钻头816并将钻屑移回井架802 所在的地表。如图所示，地震检波器818(声学传感器)被安装在地表上以接收来自钻头816和系统800的其他组件的声学信号。这种信号包括从套管接头发射的直接信号820、从钻头816发射的直接信号822以及从钻头816发射的反射信号824。

在执行过程中，并且在为地震数据采集或收集做的准备中，图20 示出的设备被带到现场或钻机现场以在钻机802周围的地表上布置所设计的采集几何结构或图案。这些传感器(例如，地震检波器818) 记录从钻头816和钻柱814传输和反射穿过地下地层的地震信号。钻机和钻井现场还配备了传感器以记录由于钻井活动引起的引导信号(钻头特征)和表面噪声。这些由地表传感器记录的信号带有地层和钻头振动的特征。这两个特征可以通过互相关或其他方法使用由靠近地面的钻柱入口点的地表传感器记录的引导信号来分开。类似地，钻井活动噪声从记录的信号中解码出来。

图21示出了基于不同深度范围的不同采集几何结构1000、1400 和1700。一旦对SWD系统800进行了配备，它就可以在每次现场部署中保持不变。地表地震传感器的布局可以从以浅钻井深度为目标的最小覆盖图案开始同时进行。放置此初始图案或几何结构后，从开始钻井开始记录，直至达到特定钻井深度。超出此深度，此初始几何结构 (几何结构1000)可能无法记录聚焦的信号，因此可能会被更新。几何结构1400然后以更深的钻井深度范围为目标。几何结构1400还可以在通过第二钻井深度范围进行钻井时进行记录，此后它将再次记录未聚焦的信号并且将再次被进行第二次更新。几何结构更新发生在钻井期间，并重复进行直到达到最大钻孔深度。几何结构更新可以基于如简化数据采集过程所说明的钻井深度范围(如图21)或者可以基于信号聚焦自适应地改变。无线地震系统(尤其是那些具有无线电通信的系统)的使用可以为传感器部署提供灵活性，从而能够迅速执行此类现场作业。

图22示出了具有位于地表2200上的一对两个接收器(2202)和井下被动源2204(例如，SWD系统800的钻头)的走时差的示意图。将大规模灵活采集几何结构用于随钻地震可以允许使用走时差法更精确地确定钻头位置。使用大量接收器的主要优点是有无限可能使用多种接收器组合以验证同一目标并提高信噪比。图22所示的示意图示出了一个基本情况，包括一对地表接收器2202，r₁和r₂，沿着井路径位于(x，z)的钻头源2204，S，其中x是S的表面投影而z是S的深度。由钻头源2204发射的能量在两个不同的时间被每个接收器2202 接收，共享共同的走时分量并且不同的是走时差。

使用一对地表接收器的走时差来定位钻头位置的成像条件由以下公式定义：

s(x,z)＝∫g(r₁,x,z,t)g(r₂,x,z,t+τ)dt 公式(1)，

其中g(r,x,z,t)是从任何接收器r到特定钻头位置(x,z)的格林函数，τ是走时差。

图23示出了使用互相关和走时差的钻头位置的示例工作流2300。如图所示，例如，工作流2300包括其中被动地记录地震数据的第一步骤2302。接下来，在步骤2304中，记录的数据然后与参考或引导轨迹互相关，允许能量集中在有用信号而不是噪声上。接下来，在步骤 2306中，使用多对接收器和使用先前陈述的成像条件的参考来确定钻头位置。这提供了钻头位置的多种实现方式。接下来，在步骤2308 中，将走时差图像堆叠在一起。在步骤2310中，这些实现方式精确定位钻头位置。

图24示出了简单的层地球模型2400。例如，为了演示使用大规模采集几何结构的构思，使用简单的层2D地球模型2400并假设竖直井轨迹。另外，假设使用在均匀间隔的接收器处覆盖地表并以钻机为中心的采集几何结构记录地震。大量接收器的使用允许对每个接收器对使用互相关和走时差。

图25示出了在通过模型2400记录的随钻地震地表接收器2500。当记录随钻地震时，使用所有地表接收器的钻头记录信号将如图25 的地表接收器2500所示，其示出了在时间上(在y轴上)在远离钻机的距离处(在x轴上)记录的地震数据(来自作为被动源的钻头)。图 26示出了使用接收器r₁处的参考(如图22的示意图所示)的互相关地表接收器2600。图27示出了使用接收器r₂处的参考(如图22的示意图所示)的互相关地表接收器2700。对于接收器对的所有组合，参考信号被用于导致许多互相关信号的互相关过程。

图28示出了使用接收器r₁处的参考进行互相关之后的走时差成像的图形2800。图29示出了使用接收器r₂处的参考进行互相关之后的走时差成像的图形2900。图30示出了揭示钻头位置的堆叠图像的图形3000。然后使用这些互相关信号针对每个接收器对使用走时差法对钻头位置进行成像。

在某些方面，这些图像仍然包含成像伪像。然后将得到的图像堆叠在一起以通过消除成像伪像来生成更明确的钻头位置的图像。如果不使用大量接收器，使用互相关和走时差来定位钻头的过程将不准确且几乎不可能。在上述理论论证中，因为假设接收器在地表处的2D 线上，所以钻头位置是在竖直截面2D平面中确定的。3D采集几何结构的使用扩大了在三个维度上定位钻头的可能性。

类似地，大量接收器的使用允许在钻头之前进行成像和预测。大量的接收器还可以允许更好地采样和记录不同的地震波。特别是，在钻井过程中现在可以记录一种新型体波。这些体波通常是由井眼中的管波产生的，该管波是由井眼中的钻柱运动引起的。使用传统的被动地震成像方法从低信噪比(S/N)场数据揭示此类体波。

通过使用大量接收器实现的又一种可能的应用是随钻地震测井。通过使用放置在井口周围地表上的大量接收器实现的另一种可能的应用是记录反向竖直地震剖面(VSP)。在传统的VSP设置中，主动地震源用于在地表的不同位置生成地震信号，同时将一组接收器下降到井眼中不同深度水平处以记录井眼周围的地震反射。另一方面，反向VSP 将使用钻头作为被动源并使用地表接收器作为检测器。SWD记录中建议的接收器数量超过了常规VSP中的接收器数量，常规VSP一次不超过100个接收器。这允许在噪声环境中更好地记录和检测地震信号。

随钻VSP(VSP-WD)是一项能够以更低的成本降低钻井风险的新兴技术。但是由于VSP-WD在地表使用主动地震源并在井眼内使用接收器，因此会减慢钻井作业并且很难实时解释收集到的数据。

SWD结合了地震技术，在有效钻井期间、在机动期间以及在连接钻杆时同时将钻柱下降到钻孔中。有两种SWD技术。第一个SWD技术是钻头SWD，它在地表地震传感器上记录有效钻井的钻头产生的地震噪声。第二个SWD技术是VSP-WD，它记录由钻孔内地震接收器和的地表地震源产生的地震信号。在这两种技术中，接收器的数量都限制为最多100个接收器，并且在地表上使用主动源。这反过来导致以较低的信噪比记录数据，并由于这些技术的干预性质而导致钻井作业的额外时间延迟。

相反，本公开描述了一种SWD系统，其中实施了具有无限几何结构设置选项的大量接收器(例如，远大于100)而不使用主动地震源并且不中断钻井作业。在本公开中，在示例实施方式中，使用SWD现场实验来演示该构思，该SWD现场实验使用由具有大致圆形形状的一千个接收器点组成的固定阵列几何结构(例如，如图17所示)。在此实施方式中(并且作为现场实验)，井位置距离接收器分布的中心2.6 公里。从历史上看，由于牙轮钻头在破碎岩石时自然会发出噪声，因此牙轮钻头被认为是SWD的良好被动源。然而，今天的大多数钻井作业使用剪切岩石的多晶金刚石刀具(PDC)钻头。PDC钻头通常比牙轮钻头更安静，并且对于地表接收器来说是具有挑战性的被动源。为此，探索了由钻柱运动产生的井下源的其他机制。为了定位由地震检波器记录的地震波源，使用以下被动地震成像条件：

I(x)＝∑_tu²(x,t) 公式(2)

其中I(x)是接收器位置(x)处的成像条件，而u(x,t)是由以下公式重建的接收器波场：

其中D(x_r,ω)是接收器位置x_r处的经过傅立叶变换后的记录数据，*是复共轭，G(x_r,x,ω)是频域格林函数。格林函数可以使用有限差分或其他数值方法(例如基于射线的方法)来近似求解波动方程。

重建的波场使用公式(3)计算，更容易观察来自地下源的地震波。使用公式(2)定位源后，定位源的位置比真实钻头深度浅。然而，源的位置与速度对比度最大的位置一致。因此，接收到的体波来自二次源，该二次源从井眼中的管波转换而来。波模式转换发生在较大速度对比度退出的位置，或者套管或井眼地层中的某些不连续或密度异常(例如，穿孔、钻柱锁、打包器)处。另一方面，井眼中的管波与钻柱的移动、钻头的振动以及其他钻井活动有关。

以源位置x_s作为参考图像点，可以确定时间序列u(x_s,t)并且可以对时间序列应用时频变换。一旦将其与钻井活动进行比较，就确定时间序列与钻井活动一致。通过对源位置处重建波场、源成像和时间序列的分析，可以得出记录的地震波(主要是由管波产生的体波) 似乎对SWD有用的结论。

对于不同采集几何结构的验证过程，可以使用聚焦波束方法。该方法利用迁移作为双聚焦过程，其中对于给定的速度模型可以单独聚焦源和接收器场。反过来，这揭示了特定场几何结构所需的幅度精度、偏移和方位角覆盖范围以及空间分辨率。这种双聚焦方法可以针对每个特定频率和给定位置的每个目标衍射点单独完成。在一些方面中，与用于钻头成像的深度相同的速度模型，以及目标点被假定为井口到目标层位或目标深度的投影。在某些方面中，源始终是与钻头位置相关联的单个点，并且接收器阵列处于固定布局上，在对不同目标深度进行修改之前，该布局经历这种分析。实时获得的这种分析的结果允许在分辨率和幅度覆盖范围方面评估当前的地震几何结构，并基于不断变化的源深度提出新的采集几何结构。

图31示出了现场测试采集几何结构3108和井位置3106的图形 3100。如前所述，使用如图31所示的由一千个具有大致圆形形状的接收器点组成的固定几何结构进行初始现场实验以记录被动随钻地震。在这个实验中，井位置距离特定几何结构中的接收器的中心2.6公里。

图32示出了没有对现场实验应用任何预处理的原始记录的被动地震数据的图形3200。图形3200包括描述原始记录的数据的轨迹的x 轴和描述原始数据的时间(以秒为单位)的y轴。图32的图形3200 示出了未应用任何预处理的12秒的原始记录的被动地震数据。

图33示出了图33的原始记录的数据在不同时间重构波场的图形 (a、b以及c)。在图33中，(a)、(b)和(c)部分示出了使用图32 中的现场被动地震装置记录的地震波的三个不同时间快照。如图所示， (a)部分示出了时间(T)处的波场；(b)部分示出了T+0.04秒处的波场；(c)部分示出了T+0.08秒处的波场。从这三个重建的波场快照，可以推断地震波从井眼传播到地表的地震传感器。

图34A-图34B示出了二次能源的图像和钻头位置以及堆叠速度曲线的图。例如，图34A示出了二次能源和钻头位置的图像。这里，点 3402表示二次源周围的图像，点3404表示钻头的真实位置，而点3406 表示井路径。图34A示出了堆叠速度曲线。这里，水平虚线表示二次能源的伪深度(时间)位置。

图35示出了记录和处理的被动地震数据的时频分析图。例如，对记录的被动数据进行时频分析。数据跨越三个小时的记录期，并示出时频响应与钻井活动之间的极好相关性。在某些方面，例如，随钻地震测井技术可以用于提取源位置的时间序列，并通过分析时间序列与岩石特性之间的校正来实时预测岩石特性。例如，随钻地震测井工作流可以包括以下序列(以所描述的顺序或其他顺序)。首先，对观测数据应用移出校正，例如，通过对每个轨迹应用源-接收器距离相关时移。其次，校正(或时移)的轨迹可以堆叠到单个轨迹中。在此示例中，可以将每个时间步长的所有轨迹的幅度值相加并归一化以提供一个超轨迹。第三，时频分析方法(如短时傅立叶变换)可以应用于堆叠轨迹。应用时频分析方法可以将每个短时间窗口内的时间序列分解为不同的频率分量。第四，例如，通过应用诸如神经网络分析的机器学习技术，可以从时-频谱中预测岩石特性。预测属性所需的主要组件可以包括早期在类似条件下获得的数据。第五，可以使用包括钻头周围和钻头前方的地质地层的预测知识(例如，岩石硬度、孔隙压力和裂缝)的信息实时调整钻井程序。对钻井程序进行的调整可以导致与钻井时间和成本相关的优化。

所描述的特定特征可以在数字电子电路中实现，或者在计算机硬件、固件、软件或其组合中实现。该装置可以在有形地体现在信息载体中(例如，在由可编程处理器执行的机器可读存储设备中)的计算机程序产品中实现；以及方法步骤可以由执行指令程序的可编程处理器执行，以通过对输入数据进行操作并产生输出来执行所描述的实现的功能。所描述的特征可以在可编程系统上可执行的一个或多个计算机程序中实现，其中，所述可编程系统包括至少一个可编程处理器、至少一个输入设备以及至少一个输出设备，该可编程处理器被耦接以从数据存储系统接收数据和指令，以及向其发送数据和指令。计算机程序是一组指令，可以直接或间接地用于计算机中，以执行某种活动或产生某种结果。可以以任何形式的编程语言来编写计算机程序，该编程语言包括：编译或解释语言，并且可以以任何形式来部署计算机程序，包括部署为独立的程序或者部署为适合用于计算环境的模块、组件、子例程，或者其它单元。

例如，用于执行指令程序的合适的处理器包括通用和专用微处理器以及任何种类的计算机的单一处理器或多个处理器之一。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或者这二者接收指令和数据。计算机的必不可少的元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或更多个存储器。通常，计算机还将包括用于存储数据文件的一个或多个大容量存储设备，或者可操作地耦接以与一个或多个大容量存储设备通信；此类设备包括磁盘(比如内部硬盘和可移动盘)；磁光盘；以及光盘。适用于有形地体现计算机程序指令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，例如包括诸如可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、固态硬盘(SSD)以及闪存设备的半导体存储器设备；磁盘(比如内部硬盘和可移动盘)；磁光盘；以及CD ROM 和DVD-ROM磁盘。处理器和存储器可以由ASIC(专用集成电路)来补充或者并入到ASIC(专用集成电路)中。

为了提供与用户的交互，可以在具有显示设备和键盘以及指向设备的计算机上实现这些特征，显示设备例如是用于向用户显示信息的诸如CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)或LED(发光二极管) 监视器，指向设备例如是用户可以通过其向计算机提供输入的鼠标或轨迹球。附加地，可以经由触摸屏平板显示器和其他适当的机制来实现这样的活动。

这些特征可以在包括后端组件(例如，数据服务器)的控制系统中实现，或在包括中间件组件(例如应用服务器或互联网服务器)的控制系统中实现，或在包括前端组件(例如，具有图形用户界面或互联网浏览器的客户端计算机)的控制系统中实现，或者上述的任何组合。系统的组件可以通过数字数据通信的任何形式或介质(例如通信网络)来连接。通信网络的示例包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、对等网络(具有自组织网或静态成员)、网格计算基础结构和互联网。

尽管本说明书包含许多特定的实现细节，但是这些细节不应被解释为对可被要求保护的范围的限制，而是对具体示例特有的特征的描述。在单个实施方式中，还可以组合实施本说明书中在分离的实施方式的上下文中描述的某些特征。相反的，单个实现上下文描述的不同特征也可在多个实现中各自实现，或以适当的子组合来实现。此外，尽管特征可以在描述为在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。

类似地，尽管在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应被理解为要求这些操作以示出的特定顺序或以顺序次序执行，或者需要执行所有示出的操作来实现期望的结果。在某些情境下，多任务处理和并行处理可能是有利的。此外，所述实现中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实现中需要这样的分离，并且应当理解，所描述的程序组件和系统通常可以集成在单个软件产品中或被打包成多个软件产品。

已经描述了多个实现。然而，应理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种修改。例如，描述的示例操作、方法或处理可以包括比所描述的更多的步骤或更少的步骤。此外，可以以与图中所描述或示出的顺序不同的顺序来执行这种示例操作、方法或处理中的步骤。因此，其他的实现在所附权利要求的范围内。