專利名稱：用于壓力傳感器和質(zhì)點運動傳感器記錄的地震數(shù)據(jù)中水底多次波的衰減的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及地球物理勘探領(lǐng)域。更準確地說，本發(fā)明涉及地震數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。明確地說，本發(fā)明是用于壓力傳感器和質(zhì)點運動傳感器記錄的地震數(shù)據(jù)中的水底多次波的衰減的方法。
背景技術(shù)：
在地球物理勘探領(lǐng)域中，對地球的地下構(gòu)造的了解有助于發(fā)現(xiàn)并提取有價值的礦物資源，例如石油和天然氣。一個眾所周知的地球物理勘探工具是地震勘測。地震勘測將從適當(dāng)?shù)哪芰縼碓窗l(fā)出的聲波發(fā)送到地下并用一個傳感器陣列接收反射回的信號。對收集到的數(shù)據(jù)應(yīng)用地震數(shù)據(jù)處理以評估地下構(gòu)造。
在地震勘測中，地震信號是通過將聲信號從地面或接近地面的地方注入而產(chǎn)生的，所述信號然后向下傳播進入地下。在海上勘測中，聲信號還可以向下傳播穿過水體。適當(dāng)?shù)哪芰縼碓窗ǖ厣系恼ㄋ幒驼袷幤饕约八械臍鈽尰蚝Ｉ险袷幤?。?dāng)聲信號遇到地震反射層(具有不同聲阻抗的兩個地下層之間的分界面)時，一部分聲信號被反射回表面，反射回的能量被傳感器檢測到。地震傳感器檢測并測量經(jīng)過的地震波的不同物理特征的幅度。
合適類型的地震傳感器包括陸地勘測中的質(zhì)點速度傳感器(particle velocity sensor)以及海上勘測中的水壓傳感器(waterpressure sensor)。有時會用質(zhì)點運動(particle motion)或質(zhì)點加速(particle acceleration)傳感器代替質(zhì)點速度傳感器。質(zhì)點速度傳感器在本領(lǐng)域中通常被稱為地下聽音器(geophone)，水壓傳感器通常被稱為水下聽音器(hydrophone)。震源和地震傳感器都可以被單獨部署或成組地部署(后者更常見)。另外，在海上勘測中，壓力傳感器和質(zhì)點速度傳感器可以被部署在一起，成對地共存或沿著地震電纜成對且成組地共存。
在典型的海上地震勘測中，船后一般會拖著多根飄帶電纜。或者，地震電纜被保持在水體中一個固定的位置，或者是飄浮在所選擇的深度上或者位于水體的底部。在這個替代情況中，震源可以被拖在船后以在不斷變化的位置上產(chǎn)生聲能，也可以將震源保持在固定的位置中。
在數(shù)據(jù)采集階段中由每對震源和地震傳感器記錄的地震能量被稱為一個地震軌跡。地震數(shù)據(jù)軌跡包含期望的地震反射，稱為一次反射(primary reflection)或一次波(primary)。一次反射來自對從震源傳播到傳感器但只有一次來自地下地震反射層的反射的聲信號的檢測。不幸的是，地震軌跡通常包含很多稱為多次反射(multiplereflection)或多次波(multiple)的附加反射，它們能夠掩蓋甚至淹沒所期望的一次反射。多次反射來自對在被傳感器檢測到之前已經(jīng)被反射過不止一次的聲信號的記錄。附加的多次反射在地上地震勘測中可能來自地下反射層或地表，在水上地震勘測中可能來自水-土(即水與水底的地面)分界面或空氣-水(即水面上的空氣與水)分界面。從多次波記錄的信號掩蓋了從一次波記錄的信號，使得更難以識別和解釋期望的一次波。因而，在很多環(huán)境中的地震數(shù)據(jù)處理中希望有一個步驟能夠消除或至少衰減多次波。在海上地震勘測中更是如此，在海上地震勘測中多次中相對于一次波格外地強。多次波強是因為水-土分界面尤其是空氣-水分界面是非常強的地震反射層，因為它們有非常高的聲阻抗對比。
圖1示出了典型的海上地震勘測的正視圖的示意圖(并非按比例繪制)。這個示意圖展示了用于采集可由本發(fā)明的方法使用的地震數(shù)據(jù)的一種裝置。地102上的水體101被水-空氣分界面限制在水面103，被水-土分界面限制在水底104.在水底104之下，地102包含感興趣的地下構(gòu)造。地震勘測船105在水面103上航行并且包含地震采集控制設(shè)備，一般標(biāo)記為106.地震采集控制設(shè)備106包括地震采集領(lǐng)域中眾所周知的所有類型的導(dǎo)航控制器、震源控制器以及記錄設(shè)備。
地震采集控制設(shè)備106使震源107被地震勘測船105拖在水體101中以在選定的時間開動。震源107可以是地震采集領(lǐng)域中任何眾所周知的類型，包括氣槍或水槍，尤其是氣槍陣列。地震飄帶108也被最初的地震勘測船105或另一地震勘測船(未示出)拖在水體101中。盡管這里為說明簡便起見只示出了一個地震飄帶，但通常可以在地震勘測船105后拖著多根地震飄帶。地震飄帶108包含一些傳感器以檢測由震源107發(fā)出并被環(huán)境中的分界面反射的反射波場。通常，地震飄帶108包含水下聽音器109等壓力傳感器，但通常被稱為雙傳感器地震飄帶的地震飄帶108還包含了地下聽音器110等水質(zhì)點運動傳感器。水下聽音器109和地下聽音器110通常成對共存或沿著地震飄帶108以固定間隔地傳感器陣列形式成對共存。但是，傳感器109、110的類型以及它們在地震飄帶108中的位置不是為了限制本發(fā)明。
震源107被拖在水體101中，并且被周期性地激活以在帶有它的傳感器109、110的地震飄帶108的附近發(fā)出聲波。該過程一直重復(fù)到地震檢測完成。每次震源107被啟動時，聲波場都以球狀擴大的波前向上或向下傳播。傳播中的波場由垂直于擴大中的波前的射線路徑表示。由射線路徑111表示的向上傳播的波場向在水面103被水-空氣分界面反射然后在射線路徑112中向下傳播，在射線路徑112中所述波場可能被地震飄帶108中的水下聽音器109和地下聽音器110檢測到。不幸的是，在水面103的上述反射，例如射線路徑112中，不包含與感興趣的地下構(gòu)造有關(guān)的有用信息。但是，上述分界面反射，也稱為反常回波，充當(dāng)了有時延的二次震源。
從震源107向下在射線路徑113中傳播的波場將在水底104被水-土分界面反射然后在射線路徑114中向上傳播，波場在射線路徑114中可能被水下聽音器109和地下聽音器110檢測到。在水底104上的上述反射，例如射線路徑114中，包含與水底104有關(guān)的信息，因而應(yīng)該被保留以作進一步的處理。射線路徑114是具有水底104上的至少一個反射的水底多次波的一個例子。另外，向下傳播的波場，如在射線路徑113中的，可以在射線路徑118中穿過水底104，被邊界層(如l16)反射然后在射線路徑117中向上傳播。在射線路徑117中向上傳播的波場可以被水下聽音器109和地下聽音器110檢測到。上述由邊界層116引起的反射包含與感興趣孤地下構(gòu)造有關(guān)的有用信息，也是只有一次地下反射的一次反射(primary reflection)的一個例子。
不幸的是，聲波場將繼續(xù)被水底104、水面103和分界層116等分界面組合反射。例如，在射線路徑114中向上傳播的波場將被水面103反射，在射線路徑118中繼續(xù)向下傳播，可能被水底104反射，并繼續(xù)在射線路徑119中向上傳播，在射線路徑119中所述波場可能被水下聽音器109和地下聽音器110檢測到。射線路徑119是具有至少一次來自水底104的反射被稱為水底多次波(multiple)的多次反射(multiplereflection)的一個例子。同樣，在射線路徑117中向上傳播的波場將被水面103反射，在射線路徑120中繼續(xù)向下傳播，可能被水底104反射并繼續(xù)在射線路徑121中向上傳播，在射線路徑121中所述波場可能被水下聽音器109和地下聽音器110檢測到。射線路徑121是具有至少一次地下反射以及至少一次來自水底104的反射的被稱為樁-腳(peg-leg)的多次反射的一個例子。多次反射包含與感興趣的構(gòu)造有關(guān)的冗余信息，并且多次波通常在進一步處理之前被從地震數(shù)據(jù)中去除。
在最后的顯示和分析之前必須對進行勘測中獲得的記錄進行處理以補償阻礙對原始記錄的利用的多種因素。處理步驟中最棘手的問題之一涉及通過從原始記錄衰減多次波和樁-腳而補償它們。
從地震數(shù)據(jù)消除多次波需要將多次波和地震信號的剩余部分區(qū)分開的能力。這個區(qū)分需要從記錄的地震數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)(例如水底的位置)預(yù)測多次波。當(dāng)多次波的重復(fù)間隔只是震源波長的幾倍時，產(chǎn)生的短周期多次波似乎是周期性的。接著，可以根據(jù)所述短周期多次波的周期性區(qū)分它們，并用眾所周知的預(yù)測去卷積技術(shù)衰減它們。但是，當(dāng)多次反射路徑的長度在于源波持續(xù)時間時，多次波不再是周期性的并且預(yù)測去卷積也不再有效。地震數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中眾所周知的一種用于衰減長周期多次波的技術(shù)是波動方程基準線化(wave-equation datuming)。Berryhill，John R. 于1979年在“Wave equation datuming”(Geophysics，Vol.44 No.8(August)，1329-1344頁)中說明了用于針對不定的波傳播速度將一組零-偏移軌跡的基準線從任意形狀的一個表面改變到另一表面的波動方程基準線化過程。波動方程基準線化采用地震時間數(shù)據(jù)的向上或向下的繼續(xù)重新定義地震面和傳感器所處的基準面。Berryhill(1979)將該過程應(yīng)用于速度替換基準線糾正以及多層正向建模。
Berryhill，John R.于1984年在“Wave equation datumingbefore stack(short note)”(Geophysics，Vol.49，No.11(November)2064-2067頁)中將Berryhill(1979)的波動方程基準線化過程從零偏移軌跡擴展到了尚未疊加的地震數(shù)據(jù)。Berryhiss(1984)說明了一個兩步驟方法。首先，通過操作公共震源集中分選的地震軌跡將傳感器從一個基準線外推到另一基準線，然后通過操作公共傳感器組中分選的地震軌跡外推震源。如果傾角的兩個方向?qū)⒈煌葘Υ?，公共震源和公共傳感器組必須采用對稱分裂散布，如果不是按那種形式記錄，公共震源和公共傳感器組必須被交互地人工構(gòu)造。
Berryhill(1979，1984)介紹的波動方程基準線化方法在空間和時間上將上行波場(up-going wavefield)反向傳播，將下行波場(down-going wavefield)正向傳播。該傳播可以將震源和傳感器從第一個基準線平面(例如傳感器部位)移動到第二個基準線平面(例如水底)。該傳播的形成是來自Berryhill(1979，1984)的求和Ui(t)=1πΣiΔXicosθitiri[Ui(t-ti)*Fi],---(1)]]>圖2示出了公式(1)中的波動方程基準線化定義中出現(xiàn)的幾何量的示意圖。因而，Ui(t-ti)是在第一基準線平面22上的位置21上記錄的輸入軌跡，Uj(t)是在第二基準線平面24上的任何位置23上計算出的輸出軌跡。另外，Δxi是第一基準線平面22上的輸入位置21之間的間隔，θi是基準線平面的法線27和連接輸入位置21和輸出位置23的矢量28之間的夾角26，ti是輸入位置21和輸出位置23之間沿著矢量28的傳播時間，ri是輸入位置21和輸出位置23之間沿著矢量28的距離。參數(shù)(t-ti)意味著Ui被延長了傳播時間ti。公式(1)中的星號*表示輸入軌跡Ui和濾波算子(filter operator)Fi的卷積。濾波算子Fi從Kirchhoff集成橫線上升到那條線并且被用來防止波形和波幅失真。Berryhill(1979)說明了5到10個樣本的這種濾波算子的一個例子，它等于一個正切函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)。
事實是，公式(1)說明了即將到來的波的上行傳播。為了計算即將到來的波的下行傳播，輸入和輸出軌跡被進行了時間反轉(zhuǎn)(共軛轉(zhuǎn)置過程)。公式(1)可以被寫成三個維度U(t)=12πΣiΣkΔXiΔXkcosθiktikrik[Uik(t-tik)*Fik],---(2)]]>其中I和k分別表示第一基準線平面上輸入軌跡Ui的x和y位置，Δxk和Δyk分別是第一基準線平面上的輸入位置之間x-方向和y-方向上的間隔，其它變量的定義與公式(1)中相同。
使用波動方程基準線化的一個常見方法是用于衰減多次波的預(yù)測和扣除(prediction and subtraction)方法。首先，通過波動方程基準線化預(yù)測多次波。然后從所記錄的原始信號關(guān)預(yù)測出的多次波以產(chǎn)生期望的一次反射。下面是這種方法的例子。
Berryhill，John R.t Kim，Y.C.于1986年在“Deep-waterpeg legs and multiplesEmulation and suppression”(Geophysics，Vol.51，No.12(December)2177-2184頁)中說明了用于衰減尚未疊加的地震數(shù)據(jù)中的多次波和樁-腳的波動方程基準線化的預(yù)測并減去方法。首先，通過水層的來回遍歷外推觀察到的地震記錄，由此產(chǎn)生對可能的多次波和樁-腳的預(yù)測。然后，將包含預(yù)測出的多次波和樁-腳的記錄和所記錄的原始數(shù)據(jù)進行比較并從原始數(shù)據(jù)減去包含預(yù)測出的多次波和樁-腳的記錄。
Wiggins，J.Wendell于1988年在“Attenuation ofcomplex water-bottom multiples by wave-equation-basedprediction and subtraction”中說明了用于水-層多次波和樁-腳多次波的預(yù)測和扣除的一種波動方程方法。該兩-步驟預(yù)測方法首先進行波動方程外推，然后進行對水底反射率的局部估計。在從記錄基準線到到水底所記錄的數(shù)據(jù)上進行兩次波動方程外推。一次外推是在時間上向前，另一次是在時間上向后。比較兩個外推出的數(shù)據(jù)集產(chǎn)生對水底反射率的局部估計。向前外推的數(shù)據(jù)集和估計出的水底反射率組合在一起產(chǎn)生對多次波的預(yù)測，隨后從向后外推的數(shù)據(jù)集減去所述對多次波的預(yù)測以產(chǎn)生多次波被衰減的數(shù)據(jù)集。最后，這個數(shù)據(jù)集被外推回到記錄基準線。
Lokshtanov，Dmitri于2000年在“Suppression ofwater-layer multiples-from deconvolution to wave-equation approach”(70thAnnual International Meeting，Society of Exploration Geophysicists，ExpandedAbstracts，198-1984頁)中說明了用于水層多次波和樁-腳多次波的預(yù)測和扣除的一種波動方程方法。該方法外推Radon轉(zhuǎn)換過的CMP集合以產(chǎn)生從水底的幾何形狀預(yù)測出的多次波的Radon轉(zhuǎn)換過的CMP。
所有上述方法都只對壓力傳感器信號應(yīng)用波動方程基準線化。但是，壓力傳感器數(shù)據(jù)中有由水面反射引起的光譜缺口。這些光譜缺口通常是在地震采集頻帶中。因而，壓力傳感器數(shù)據(jù)的可用部分只限遠于離所述光譜缺口的頻帶并且不能覆蓋整個地震采集頻帶?？梢酝ㄟ^既使用壓力傳感器又使用質(zhì)點運動傳感器來避免這個限制。因而，需要有一種用于地震數(shù)據(jù)中長周期水底多次波的衰減的方法，所述方法不僅要利用海中拖著的飄帶中的壓力傳感器記錄的信號中包含的信息，還要利用海中拖著的飄帶中的質(zhì)點運動傳感器記錄的信號中包含的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于海中拖著的飄帶中的壓力傳感器和質(zhì)點運動傳感器所記錄的地震數(shù)據(jù)中的水底多次波的衰減的方法。從壓力傳感器信號和質(zhì)點運動傳感器信號計算出傳感器部位上的上行波場和下行波場。然后，從傳感器部位上的上行和下行波場計算出實際沒有水底多次波的水底位置上的上行波場。
在本發(fā)明的一個實施例中，從壓力傳感器信號和質(zhì)點運動傳感器信號計算出傳感器部位上的上行波場。從壓力傳感器信號和質(zhì)點運動傳感器信號計算出傳感器部位上的下行波場。傳感器部位上的上行波場被反向傳播到水底，產(chǎn)生水底處的上行波場。傳感器部位上的下行波場被正向傳播到水底，產(chǎn)生水底處的下行波場。沒有水底多次波的水底處的上行波場是從水底處被反向傳播的上行波場、水底處被正向傳播的波場以及水底的反射系數(shù)計算出的。


參考下面的詳細說明以及附圖更容易理解本發(fā)明和它的優(yōu)勢，附圖中圖1是典型的海上地震勘測的正視圖；圖2是出現(xiàn)在波動方程基準線化定義中的幾何量的示意圖；圖3是水底多次波的正視圖；圖4是一個流程圖，示出了用于地震數(shù)據(jù)中的水底多次波的衰減的發(fā)明方法的一種實施例的處理步驟。
具體實施例方式
本發(fā)明是用于海中拖著的飄帶中的壓力傳感器和質(zhì)點運動傳感器所記錄的地震數(shù)據(jù)中的水底多次波的衰減的方法。在一個實施例中，壓力傳感器和質(zhì)點運動傳感器共存于拖著的飄帶中。在一個替代實施例中，傳感器有充足的空間密度以便壓力傳感器和質(zhì)點運動傳感器所記錄的數(shù)據(jù)能夠被內(nèi)插或外推以產(chǎn)生相同位置上的兩個波場。
本發(fā)明的方法是用于衰減多次波的預(yù)測和扣除方法。但是，首先在預(yù)測步驟之前，從壓力傳感器信號和粒子運動傳感器信號計算出地震飄帶中的傳感器部位上的上行和下行波場。然后，通過波動方程基準線化預(yù)測出多次波，并且從所記錄的原始信號減去預(yù)測出的多次波以產(chǎn)生一次反射。預(yù)測多次波是通過將下行波場及時從傳感器部位向下正向傳播到水底然后將結(jié)果乘以水底的反射系數(shù)。這個乘操作的結(jié)果預(yù)測了水底的上行水底多次波。通過及時將上行波場從傳感器部位反向傳播到水底然后減去預(yù)測出的上行水底波場可以消除多次波。
本發(fā)明的方法用于約大于200米的中度到深度水深中的長周期水底多次波。本發(fā)明的方法需要知道水流速度，但不需要地下土層的地震速度。該方法還需要知道水底位置。但是，該方法不受水底的幾何復(fù)雜度限制。
圖3示出了水底多次波的正視圖的示意圖(并非按比例繪制)。地上的水體301被水-空氣分界面限制在水面302，被水-土分界面限制在水底303。為說明簡單起見，在水體301中只示出了一個包含傳感器304的地震飄帶。通常，傳感器304是壓力傳感器，這里是水下聽音器。對于本發(fā)明的方法來說，傳感器304包括質(zhì)點速度傳感器，這里是地下聽音器。
波場一般用w(t)表示，而水下聽音器和地下聽音器信號分別由h(t)和g(t)表示。波場w(t)、水下聽音器信號h(t)和地下聽音器信號g(t)的上標(biāo)s和b分別表示傳感器部位304和水底部位303.因此，波場ws(t)表示在地震飄帶中的傳感器部位304上檢測到的波場。同樣，波場wb(t)表示在水底303上的水/土分界面上檢測到的波場。
下標(biāo)u和d分別表示任意位置上波場的上行和下行傳播方向。因而，傳感器部位304上的波場ws(t)包括上行部分ws(t)u305和下行部分ws(t)d306.同樣，水底303上的波場wb(t)包括上行部分wb(t)u307和下行部分wb(t)d308.附加下標(biāo)m和s將分別表示波場中的水底多次波和剩余信號。
水底303上的上行波場wb(t)u308包含水底多次波和其它信號。因而wb(t)u308可以被分成有水底多次波的部分wb(t)um和沒有水底多次波的剩余部分wb(t)us之和wb(t)u＝wb(t)us+wb(t)um.(3)同樣，水底303上的下行波場wb(t)d307包含水底多次波和在這些事件已經(jīng)被水面302上的水/空氣分界面反射后記錄的其它信號。因而，wb(t)d307可以被分成有水底多次波的部分wb(t)dm和沒有水底多次波的剩余部分wb(t)ds之和wb(t)d＝wb(t)ds+wb(t)dm.(4)像地下聽音器這樣的質(zhì)點運動傳感器具有方向敏感性，而像水下聽音器這樣的壓力傳感器則沒有方向敏感性。水面302上的水/空氣分界面是優(yōu)良的反射層，而水面302上的反射系數(shù)在量級上幾乎一致，而且對于壓力信號來說符號為負。因而，在水面302上被反射的波的相位將被相對于向上傳播的波偏移180度。因此，被緊密地放在一起的地下聽音器和水下聽音器檢測到的上行波場信號同相，而下行波場信號將被以異相180度記錄。
因而，在傳感器部位304上記錄的水下聽音器信號hs(t)是傳感器部位304上的上行波場ws(t)u305和下行波場ws(t)d306之和hs(t)＝ws(t)u+ws(t)d，(5)而在傳感器部位304上記錄的地下聽音器信號gs(t)是傳感器部位304上的上行波場上行波場ws(t)u305和下行波場ws(t)d306之差gs(t)＝ws(t)u-ws(t)d.(6)重新整理公式(5)和(6)得到了用于計算傳感器部位304上的上行波場ws(t)u305和下行波場ws(t)d306的方法Ws(t)u=hs(t)+gs(t)2---(7)]]>和Ws(t)d=hs(t)-gs(t)2.---(8)]]>
波動方程基準線化被用來將地震數(shù)據(jù)從一個基準水準面轉(zhuǎn)換到另一基準水準面。在本發(fā)明中，上行和下行波場的基準水準面被從傳感器部位304轉(zhuǎn)換到水底303.下行波場ws(t)d306必須被正向傳播到水底303上的位置，上行波場ws(t)u305必須被反向傳播到水底303上的相同位置。
如果自公式(7)得到的的傳感器部位304上的上行波場ws(t)u305被反向傳播到水底303，那么水底303上的上行波場wb(t)u308包含水底多次波事件wb(t)um和其它信號wb(t)us，其它信號wb(t)us已經(jīng)被位于水底303上的傳感器所記錄。上行波場wb(t)u308中的所有水底多次波事件必須是上行事件。因而wb(t)u＝wb(t)us+wb(t)um.(9)如果自公式(7)得到的傳感器部位304上的下行波場ws(t)d306被正向傳播到水底303，那么上行波場wb(t)u307只包含水面302上的水/空氣界面的反射，仿佛這個數(shù)據(jù)已經(jīng)被位于水底303的傳感器所記錄。下行波場wb(t)d306中的所有事件將被水底303根據(jù)水底303的反射系數(shù)R反射。來自被水底303反射的wb(t)u307的這些反射事件必須與公式(9)中的水底多次波wb(t)um相同，這意味著wb(t)um＝R*wb(t)d.(10)將公式(10)代入公式(9)得到wb(t)us＝wb(t)u-R*wb(t)d.(11)在上述公式(3)-(11)中，已經(jīng)假定地下聽音器能夠記錄總波場gs(t)。但是，對于采用垂直地下聽音器的配置，需要按照公式(12)中的關(guān)系將地下聽音器的振幅從垂直地下聽音器記錄的信號gsv(t)調(diào)節(jié)到檢測總波場的地下聽音器所記錄的信號gs(t)gs(t)=gsv(t)cos(θ)′---(12)]]>其中θ是波前和傳感器之間的入射角(如果垂直到達則為0)。
角度θ不能被描述為時間的單一函數(shù)，因為對于給定的地下聽音器來說，多個波前能夠同時到達。但是，波動方程基準線化過程中的計算步驟之一被依照聲波方程在所有可能的入射角上執(zhí)行。如果數(shù)據(jù)是用垂直地下聽音器記錄的，可以在這個計算步驟期間完成對入射角的糾正。
圖4是一個流程圖，示出了用于由拖在海中的壓力傳感器和質(zhì)點運動傳感器記錄的地震數(shù)據(jù)中的水底多次波的衰減的發(fā)明方法的一個實施例的處理步驟。為說明簡便起見，并且不作為對本發(fā)明的限制，壓力傳感器和質(zhì)點運動傳感器將分別指水下聽音器和地下聽音器的常規(guī)實施例。地震數(shù)據(jù)優(yōu)選的采用公共發(fā)射集或公共傳感器集的形式。
優(yōu)選地對水下聽音器和地下聽音器信號在設(shè)備轉(zhuǎn)移函數(shù)中做相對差的糾正，設(shè)備轉(zhuǎn)移函數(shù)與設(shè)備脈沖響應(yīng)在時域中一致。通常，地下聽音器數(shù)據(jù)的振幅和相位被進行了糾正以匹配水下聽音器數(shù)據(jù)。在一種替代實施例中，水下聽音器數(shù)據(jù)被進行了糾正以匹配地下聽音器數(shù)據(jù)，或者在又一替代實施例中，這兩個數(shù)據(jù)集都被糾正到一個公共基礎(chǔ)。用于糾正設(shè)備脈沖響應(yīng)中的相對差的計算裝置在本領(lǐng)域中是眾所周知的。另外，可以對地下聽音器數(shù)據(jù)施加等于水的聲阻的倒數(shù)的振幅縮放比例以糾正壓力和質(zhì)點速度的振幅中的相對差。用于這個額外的振幅糾正的計算裝置在本領(lǐng)域中也是眾所周知的。
在步驟41，通過本領(lǐng)域中已知的任意方法確定海中拖著的飄帶中傳感器部位的位置。傳感器部位的位置形成了傳感器部位基準線。
在步驟42，通過本領(lǐng)域中已知的任意方法確定水底的位置。水底的位置形成了水底基準線。
在步驟43，從水下聽音器信號hs(t)和地下聽音器信號gs(t)之和計算出傳感器部位基準線上的上行波場ws(t)u。該計算優(yōu)選地按照前面的公式(7)進行。
在步驟44，從水下聽音器信號hs(t)和地下聽音器信號gs(t)之差計算出傳感器部位基準線上的下行波場ws(t)d。該計算優(yōu)選地按照前面的公式(8)進行。
在步驟45，傳感器部位上的上行波場ws(t)u被從傳感器部位基準線反向、在空間上向下傳播到水底基準線，產(chǎn)生水底基準上的上行波場wb(t)u。通過波動方程基準線化形成的這個反向傳播將基準線從傳感器部位基準線移到了水底基準線。如果地下聽音器是垂直地下聽音器，就在所述反向傳播過程中對每個入射角進行等式(12)中的放大。
外推可以通過本領(lǐng)域中已知的任意外推方法完成。例如，可以通過Kirchhoff或相移方法完成外推，但不限于這兩種方法。相移方法一般對于平坦的水底和一致的水底間隔在計算上會更快一些。Kirchhoff方法一般對于變化的水底通常提供了更高的精度，但在計算上比相移方法復(fù)雜。
在步驟46，傳感器部位基準線上的下行波場ws(t)d被從傳感器部位基準線正向、在空間上向下傳播到水底基準線，產(chǎn)生了水底基準線上的下行波場wb(t)d。通過波動方程基準線化形成的這個正向傳播將基準線從傳感器部位基準線移到了水底基準線。另外，如果地下聽音器是垂直地下聽音器，就在所述正向傳播過程中對每個入射角進行公式(12)中的放大。
在步驟47，確定水底基準線上的反射系數(shù)R。用于確定水底反射系數(shù)R的方法在本領(lǐng)域中是眾所周知的。
在步驟48，從水底基準線上的上行波場wb(t)u消除水底多次波。這個消除采用了水底基準線上被反向傳播的上行波場wb(t)u、水底基準線上被正向傳播的下行波場wb(t)d、以及水底基準線的反射系數(shù)R。這個消除優(yōu)選地是通過施加上面的公式(11)完成的，產(chǎn)生水底基準線上沒有水底多次波的上行波場wb(t)us。
在公式(11)所總結(jié)的過程中，水底基準線上被正向傳播的下行波場wb(t)d被乘以水底基準線的反射系數(shù)R。相乘的結(jié)果預(yù)測了水底的上行水底多次波wb(t)um，如公式(10)。此時，在減去之前可以比較預(yù)測出的水底多次波R*wb(t)d和記錄的波場中的水底多次波wb(t)um。首先補償預(yù)測出的水底多次波以在振幅、相位和到達時間等變量上符合記錄的水底多次波。然后可以更精確地進行公式(11)中的扣除操作。
應(yīng)該理解前面只是對本發(fā)明的具體實施例的詳細說明并且在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下可以依照本公開對所公開的實施例進行各種變化、改進和替代。因此，前面的說明不是為了限制本發(fā)明的范圍。相反，本發(fā)明的范圍只由所附權(quán)利要求和它們的等價特確定。
權(quán)利要求
1.用于海上地震數(shù)據(jù)中水底多次波的衰減的一種方法，包括從壓力傳感器信號和質(zhì)點運動傳感器信號計算傳感器部位上的上行波場和下行波場；從計算出的在所述傳感器部位上的上行和下行波場計算實際沒有水底多次波的水底部位上的上行波場。
2.權(quán)利要求1的方法，其中計算水底部位上的上行波場的步驟包括將傳感器部位上的上行波場反向傳播到水底部位，產(chǎn)生水底部位上的上行波場；以及將傳感器部位上的下行波場正向傳播到水底部位，產(chǎn)生水底的下行波場。
3.權(quán)利要求2的方法，其中計算水底部位上的上行波場的步驟還包括從水底部位上被反向傳播的上行波場、水底部位上被正向傳播的下行波場以及水底的反射系數(shù)計算實際上沒有水底多次波的水底部位上的上行波場。
4.權(quán)利要求2的方法，還包括下列初始步驟確定傳感器部位基準線；和確定水底基準線。
5.權(quán)利要求4的方法，其中反向傳播的步驟包括應(yīng)用波動方程基準線化以將所述上行波場從傳感器部位基準線移動到水底基準線。
6.權(quán)利要求4的方法，其中正向傳播的步驟包括應(yīng)用波動方程基準線化以將所述下行波場從傳感器部位基準線移動到水底基準線。
7.權(quán)利要求3的方法，其中計算實際上沒有水底多次波的水底處的上行波場Wb(t)us的步驟還包括應(yīng)用公式wb(t)us＝wb(t)u-R*wb(t)d，其中wb(t)u是水底處的上行波場，wb(t)d是水底處的下行波場，R是水底的反射系數(shù)。
8.權(quán)利要求1的方法，其中計算傳感器部位上的上行波場和下行波場的步驟包括從水下聽音器信號和地下聽音器信號之和計算傳感器部位上的上行波場；以及從水下聽音器信號和地下聽音器信號之差計算傳感器部位上的下行波場。
9.權(quán)利要求8的方法，其中計算傳感器部位上的上行波場ws(t)u的步驟包括施加公式ws(t)u=hs(t)+gs(t)2,]]>其中hs(t)是在傳感器部位上記錄的水下聽音器信號，gs(t)是在傳感器部位上記錄的地下聽音器信號。
10.權(quán)利要求8的方法，其中計算傳感器部位上的下行波場ws(t)d的步驟包括應(yīng)用公式ws(t)d=hs(t)-gs(t)2,]]>其中hs(t)是在傳感器部位上記錄的水下聽音器信號，gs(t)是在傳感器部位上記錄的地下聽音器信號。
11.權(quán)利要求3的方法，還包括步驟確定水底基準線上的反射系數(shù)。
12.權(quán)利要求8的方法，其中地下聽音器信號gs(t)是通過應(yīng)用如下公式從垂直地下聽音器信號gsv(t)獲得的gs(t)=gsv(t)cos(θ),]]>其中θ是波前和傳感器之間的入射角。
13.用于水底多次波的衰減的一種方法，包括從壓力傳感器信號和質(zhì)點運動傳感器信號計算傳感器部位上的上行波場；從壓力傳感器信號和質(zhì)點運動傳感器信號計算傳感器部位上的下行波場；將傳感器部位上的上行波場反向傳播到水底部位，產(chǎn)生水底部位上的上行波場；以及將傳感器部位上的下行波場正向傳播到水底部位，產(chǎn)生水底處的下行波場；從水底部位上被反向傳播的上行波場、水底部位上被正向傳播的下行波場以及水底的反射系數(shù)計算沒有水底多次波的水底部位上的上行波場。
14.用于水底多次波的衰減的一種方法，包括確定傳感器部位基準線；確定水底基準線；從水下聽音器信號hs(t)和地下聽音器信號gs(t)之和計算傳感器部位基準線上的上行波場ws(t)u；以及從水下聽音器信號hs(t)和地下聽音器信號gs(t)之差計算傳感器部位基準線上的下行波場ws(t)d；將傳感器部位基準線上的上行波場ws(t)u從傳感器部位基準線反向傳播到水底部位基準線，產(chǎn)生水底部位基準線上的上行波場wb(t)u；以及將傳感器部位基準線上的下行波場ws(t)d從傳感器部位基準線正向傳播到水底部位基準線，產(chǎn)生水底處的下行波場wb(t)d；確定水底基準線上的反射系數(shù)R；以及從水底部位上被反向傳播的上行波場wb(t)u、水底部位上被正向傳播的下行波場wb(t)d以及水底的反射系數(shù)R計算沒有水底多次波的水底部位上的上行波場wb(t)us。
全文摘要
從壓力傳感器信號和質(zhì)點運動傳感器信號計算傳感器部位上的上行波場和下行波場(43，44)。從傳感器部位上的上行波場和下行波場計算實際上沒有水底多次波的水底部位上的上行波場。在一個實施例中，傳感器部位上的上行波場被反向傳播到水底，產(chǎn)生水底處的上行波場(45)。傳感器部位上的下行波場被正向傳播到水底，產(chǎn)生水底處的下行波場(46)。從水底處被反向傳播的上行波場、水底處被正向傳播的下行波場、以及水底的反射系數(shù)計算沒有水底多次波的水底處的上行波場(48)。
文檔編號G01V1/38GK101014881SQ200580030051
公開日2007年8月8日 申請日期2005年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月7日
發(fā)明者C·N·伯雷森 申請人:Pgs美洲公司