專利名稱：對(duì)不規(guī)則接收機(jī)位置海洋地震拖纜數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及地球物理探測(cè)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及對(duì)海洋地震拖纜數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
在油氣產(chǎn)業(yè)，地球物理探測(cè)通常被用于幫助地層的搜尋和評(píng)價(jià)。地球物理探測(cè)技術(shù)產(chǎn)生對(duì)地球表面下構(gòu)造的認(rèn)識(shí)，而這有助于發(fā)現(xiàn)和提取有價(jià)值的礦物資源，特別是諸如石油和天然氣之類的碳水沉積物。地球物理探測(cè)的熟知技術(shù)是地震勘測(cè)。在以陸基的地震勘測(cè)中，在地球表面上或者在地球表面附近生成地震信號(hào)，并且隨后向下傳輸入地球的表面下部分。在海洋地震勘測(cè)中，地震信號(hào)也可以向下傳輸通過(guò)覆在地球的表面下部分之上的水體。地震能量源被用于生成地震信號(hào)，而地震信號(hào)在傳播入地球之后至少部分由表面下地震反射體反射。該地震反射體一般是具有不同彈性特性(具體是聲波速度和巖石密度)的地層之間的分界面，而不同的彈性特性導(dǎo)致分界面處的聲阻抗不同。在地球表面處或者在地球表面附近、在上覆的水體中或者在鉆孔中的已知深度處，反射地震能量由地震傳感器(也叫做地震接收機(jī))來(lái)檢測(cè)并且記錄。
在執(zhí)行地震勘測(cè)中獲得的所得到的地震數(shù)據(jù)被處理以產(chǎn)生關(guān)于地質(zhì)構(gòu)造和所勘測(cè)的區(qū)域中的地層特性的信息。所處理的地震數(shù)據(jù)被處理用于顯示和分析這些地層的潛在的碳?xì)浠衔飪?nèi)容。地震數(shù)據(jù)處理的目的是為了從地震數(shù)據(jù)中提取關(guān)于地層的盡可能多的信息，以充分地反映地質(zhì)表面下部分。為了識(shí)別地球表面下部分中可能找到石油聚集的方位，大量的金錢被花費(fèi)在收集、處理和解釋地震數(shù)據(jù)上。從所記錄的地震數(shù)據(jù)中構(gòu)建定義所關(guān)心的地下地層的反射體表面的處理提供了在深度或時(shí)間上的地球圖像。
產(chǎn)生地球的表面下部分構(gòu)造的圖像以使解釋器能夠選擇具有石油聚集的最大可能性的方位。為了驗(yàn)證石油的存在，必須鉆孔打井。鉆孔打井以確定石油礦床是否存在是非常昂貴且耗費(fèi)時(shí)間的工作。由于那個(gè)緣故，不斷需要改進(jìn)地震數(shù)據(jù)的處理和顯示，以產(chǎn)生地球的表面下部分構(gòu)造的圖像，從而無(wú)論是由計(jì)算機(jī)或者人來(lái)作出解釋，都將提高解釋器的能力以評(píng)估石油聚集存在于地球的表面下部分中的特定方位處的可能性。
用于在地面地震勘測(cè)中生成地震信號(hào)的適當(dāng)?shù)牡卣鹪纯梢园ūㄎ锘蛘哒駝?dòng)器。海洋地震勘測(cè)一般采用水下地震源，所述水下地震源由輪船牽引并且周期地啟動(dòng)以生成聲波場(chǎng)(acoustic wavefield)。生成波場(chǎng)的地震源可以有數(shù)種類型，包括小炸藥包、電火花或電弧、海洋振動(dòng)器并且一般地包括槍(gun)。地震源槍可以是水槍、蒸汽槍以及最一般地，可以是空氣槍。一般地，海洋地震源不是由單個(gè)源元件組成的，而是由源元件的空間分布陣列組成的。特別地，該設(shè)置對(duì)空氣槍更是如此，是當(dāng)前海洋地震源的最普通的形式。
地震傳感器的適當(dāng)?shù)念愋鸵话惆ㄙ|(zhì)點(diǎn)(particle)速度傳感器(特別在地面勘測(cè)中)和水壓傳感器(特別在海洋勘測(cè)中)。有時(shí)質(zhì)點(diǎn)位移傳感器、質(zhì)點(diǎn)加速傳感器或者壓力梯度傳感器被用于代替質(zhì)點(diǎn)速度傳感器或者與質(zhì)點(diǎn)速度傳感器一起使用。質(zhì)點(diǎn)速度傳感器和水壓傳感器在現(xiàn)有技術(shù)中通常分別被認(rèn)為是地震檢波器和水中聽音器。地震傳感器可以單獨(dú)配置，但更通常以傳感器陣列配置。另外，在海洋勘測(cè)中壓力傳感器和質(zhì)點(diǎn)速度傳感器可以一起配置(成對(duì)地排列或者以陣列對(duì)部署)。
在一般的海洋地震勘測(cè)中，地震勘測(cè)船一般以大約5節(jié)行駛在水面上，并且包含地震采集設(shè)備，例如導(dǎo)航控制、地震源控制、地震傳感器控制以及記錄設(shè)備。地震源控制設(shè)備使由地震船在水體中牽引的地震源在所選擇的時(shí)期啟動(dòng)。地震拖纜(seismic streamer)(也稱為地震電纜)是伸長(zhǎng)的類似電纜的構(gòu)造，由牽引地震源的地震勘測(cè)船或者由另一艘地震勘測(cè)船在水體中牽引。一般地，多個(gè)地震拖纜被牽引在地震船之后。地震拖纜包含傳感器以檢測(cè)由地震源發(fā)起的并從反射分界面中反射的反射波場(chǎng)。按照慣例，地震拖纜包含諸如水中聽音器之類的壓力傳感器，但建議地震拖纜除了包含水中聽音器之外，還包含諸如地震檢波器之類的水質(zhì)點(diǎn)速度傳感器或者諸如加速計(jì)之類的質(zhì)點(diǎn)加速傳感器。壓力傳感器和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器可以配置在附近、沿地震電纜成對(duì)排列或者以陣列對(duì)排列。
在反射波到達(dá)拖纜電纜之后，波繼續(xù)傳播到在水表面處的水/空氣分界面，波從分界面向下反射并且再一次由拖纜電纜中的水中聽音器所檢測(cè)。水表面是較好的反射體并且對(duì)于壓力信號(hào)而言，水表面處的反射系數(shù)幅度是幾乎統(tǒng)一的并且符號(hào)是負(fù)的。在表面處反射的波因此相對(duì)于向上傳播的波相位移動(dòng)180度。由接收機(jī)所記錄的向下傳播的波通常被稱為表面反射或者“重影”信號(hào)(ghost signal)。由于表面反射，水表面作用就像濾波器，在所記錄的信號(hào)中產(chǎn)生譜凹口(spectralnotch)，使在所選擇的帶寬之外難以記錄數(shù)據(jù)。由于表面反射的影響，所記錄的信號(hào)中的一些頻率被放大而一些頻率被衰減。
最大衰減將發(fā)生在檢測(cè)水中聽音器和水表面之間的傳播距離等于二分之一波長(zhǎng)的頻率處。最大放大將發(fā)生在檢測(cè)水中聽音器和水表面之間的傳播距離是四分之一波長(zhǎng)的頻率處。聲波的波長(zhǎng)等于速度除以頻率，而水中聲波的速度大約為1500米/秒。因此，容易確定所產(chǎn)生的譜凹口的頻譜中的方位。例如，對(duì)于在7米深度處的地震拖纜并且波垂直入射而言，最大衰減將發(fā)生在大約107Hz的頻率處，而最大放大將發(fā)生在大約54Hz的頻率處。
諸如地震檢波器之類的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器具有方向敏感性，但諸如水中聽音器之類的壓力傳感器不具有方向敏感性。因此，由相互靠近的地震檢波器和水中聽音器所檢測(cè)的上行波場(chǎng)信號(hào)將是同相的，而下行波場(chǎng)信號(hào)將被記錄異相180度。已經(jīng)提出各種技術(shù)用于使用該相差來(lái)減少由表面反射所引起的譜凹口，并且如果記錄是在海底進(jìn)行，還可以衰減水傳播倍數(shù)(water borne multiple)。應(yīng)該指出，使地震檢波器和水中聽音器共處在一地的可供選擇的辦法是具有足夠的傳感器空間密度，從而由水中聽音器和地震檢波器所記錄的相應(yīng)波場(chǎng)可以被內(nèi)插或外推以產(chǎn)生處在同一方位的兩個(gè)波場(chǎng)。
當(dāng)前，在地球物理海洋地震探測(cè)的現(xiàn)有技術(shù)中，船牽引著非常長(zhǎng)的拖纜，所述拖纜具有許多附接的地震接收機(jī)，一般為水中聽音器。這些接收機(jī)注冊(cè)源自地震源測(cè)深的散射聲波場(chǎng)的一部分。由地震源所生成的聲波場(chǎng)通過(guò)地球中的反射和折射而散射。因?yàn)檫@些拖纜非常長(zhǎng)、具有許多接收機(jī)并且被牽引在移動(dòng)的船之后，所以在航行方向或者在同線方向上的覆蓋區(qū)域非常大。
在常規(guī)的海洋地震采集中，拖纜的接收機(jī)位于海表面下特定深度位置處的所謂陣列配置中。在固定水平面的該實(shí)施通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)完成。由于該設(shè)置，所謂的一次反射(從源到表面下部分并隨后到接收機(jī)的直接響應(yīng))由所謂的虛反射(ghost reflection)而掩蓋(cloud)，所述虛反射來(lái)自從源傳輸?shù)奖砻嫦虏糠植㈦S后經(jīng)由海面而傳輸?shù)浇邮諜C(jī)的波。
從海洋地震數(shù)據(jù)中去除虛反射是預(yù)處理數(shù)據(jù)以增加分辨力的第一階段。該步驟被稱為“消重影”。在當(dāng)代的海洋地震采集中，記錄了接收機(jī)的位置。對(duì)于平行于水面的拖纜中的接收機(jī)而言，可以由在所記錄數(shù)據(jù)的譜域表示中所實(shí)現(xiàn)的相對(duì)簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算而實(shí)現(xiàn)消重影。此時(shí)，地震拖纜中的接收機(jī)的深度是唯一的物理輸入?yún)?shù)。
標(biāo)準(zhǔn)消重影步驟是以接收機(jī)被放置在平行于海平面的水平面上為條件。在實(shí)踐中，難以將具有接收機(jī)的長(zhǎng)拖纜保持在恒定的垂直深度面上。進(jìn)一步，有目的的非水平拖纜的例子就是所謂的傾斜拖纜。然而，當(dāng)接收機(jī)被不規(guī)則地放置在水平方向和垂直方向上時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)處理就會(huì)失效或者最多是給出近似的解。
因此，存在能夠?qū)υ谌我獯怪焙退浇邮諜C(jī)位置處記錄的海洋地震數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的方法的需要。優(yōu)選地，該方法應(yīng)當(dāng)能夠在沒(méi)有表面下部分(subsurface)的任何先驗(yàn)知識(shí)的情況下工作。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是對(duì)從具有不規(guī)則接收機(jī)位置的海洋拖纜所記錄的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的方法。獲取海洋拖纜中各地震源啟動(dòng)的地震數(shù)據(jù)和在地震數(shù)據(jù)被變換到譜域之后各頻率的地震數(shù)據(jù)。使用基于物理的預(yù)條件子(physically-based preconditione)的迭代共軛梯度(iterativeconjugate gradient)方案被應(yīng)用于所變換的地震數(shù)據(jù)，以提供消重影等式系統(tǒng)(system of equations)的標(biāo)準(zhǔn)等式組(normal set of equations)的最小二乘解。該解被逆變換回空-時(shí)域(space-time domain)以提供消重影地震數(shù)據(jù)。



參考下面詳細(xì)說(shuō)明和附圖，本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)可以更容易理解，在附圖中 圖1是示例用于對(duì)在任意接收機(jī)位置處記錄的海洋地震拖纜數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的本發(fā)明第一實(shí)施例的流程圖； 圖2是示例用于對(duì)在任意接收機(jī)位置處記錄的海洋地震拖纜數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的本發(fā)明第二實(shí)施例的初始部分的流程圖； 圖3是示例起始于圖2的用于對(duì)在任意接收機(jī)位置處記錄的海洋地震拖纜數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的本發(fā)明第二實(shí)施例的最后部分的流程圖；以及 圖4是示例用于迭代前承條件(preconditioned)共軛梯度方案的本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
雖然本發(fā)明將結(jié)合其優(yōu)選實(shí)施例來(lái)描述，但當(dāng)然本發(fā)明不受限于此。相反，本發(fā)明旨在覆蓋可以被包括在由所附上的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍之內(nèi)的所有備選方案、變型和等價(jià)物。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明是對(duì)在任意接收機(jī)位置處記錄的海洋地震拖纜數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影(deghosting marine seismic streamer data)的方法，其前提是深度坐標(biāo)唯一相關(guān)于水平坐標(biāo)。該前提排除了垂直接收機(jī)電纜。在現(xiàn)代海洋采集系統(tǒng)中，記錄了該接收機(jī)位置信息。把消重影過(guò)程看作傅立葉類型等式系統(tǒng)的解說(shuō)明該解來(lái)源于具有定義明確的傅立葉(kernel)的等式系統(tǒng)的逆(inversion)。事實(shí)上對(duì)于水平電纜的情形而言，等式系統(tǒng)減少為代數(shù)算子的簡(jiǎn)單情形。另一方面，對(duì)于具有不同深度面(在各水平位置為單值)的拖纜的例子而言，用等式系統(tǒng)的魯棒的最小二乘解可以實(shí)現(xiàn)消重影，其中現(xiàn)在所有的接收機(jī)深度起物理輸入?yún)?shù)的作用以建立該等式系統(tǒng)的核。
本發(fā)明工作在不具有表面下部分的任何先驗(yàn)知識(shí)的情況。在每次發(fā)射所記錄的數(shù)據(jù)上分別執(zhí)行消重影操作。對(duì)于每一個(gè)頻率而言，其包括求解等式系統(tǒng)的方法。使用前承條件共軛梯度迭代方法而獲得等式系統(tǒng)的解。預(yù)條件子(proconditioner)是基于當(dāng)前問(wèn)題的物理性質(zhì)，而不是如常規(guī)的數(shù)學(xué)。作為有效的預(yù)條件子，水平拖纜(horizontalsteamer)的逆被采用，因?yàn)椴灰?guī)則非水平拖纜可以以規(guī)則水平拖纜的擾動(dòng)來(lái)對(duì)待。不規(guī)則拖纜的特征是消重影步驟對(duì)頻域中凹口處的基本零點(diǎn)信息的較低的不敏感性。
圖1是示例用于對(duì)在任意接收機(jī)位置處所記錄的海洋地震拖纜數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的本發(fā)明第一實(shí)施例的流程圖。
在方框11中，獲取各地震源啟動(dòng)及被變換至譜域之后各頻率的地震數(shù)據(jù)(seismic data are obtained for each seismic source activiationand for each frequency after being transformed to a spectral domain)。
在方框12中，使用基于物理的預(yù)條件子的迭代共軛梯度方案被應(yīng)用于所變換的地震數(shù)據(jù)，以提供最小二乘解到消重影等式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)等式組。
在方框13中，地震數(shù)據(jù)被逆變換回空-時(shí)域以提供消重影地震數(shù)據(jù)。
圖2是示例用于對(duì)在任意接收機(jī)位置處記錄的海洋地震拖纜數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的本發(fā)明第二實(shí)施例的起始部分的流程圖。參考圖3中的流程圖，最后部分將在下文中討論。
在方框21中，獲取用海洋拖纜記錄的地震數(shù)據(jù)。各發(fā)射(shot)(地震源啟動(dòng))位置的接收機(jī)數(shù)據(jù)和所有記錄時(shí)間t的接收機(jī)數(shù)據(jù)被作為輸入地震數(shù)據(jù)。笛卡爾坐標(biāo)結(jié)構(gòu)中接收機(jī)的空間位置給定為。在本發(fā)明中，接收機(jī)深度是水平坐標(biāo)x1R和x2R的單值函數(shù)。因此，拖纜不是垂直的，但不必定是水平的。進(jìn)一步，在本發(fā)明中，水平坐標(biāo)x1R和x2R可以不規(guī)則放置。因此，拖纜中接收機(jī)的水平位置不必定以規(guī)則的網(wǎng)格圖形排列。
在方框22中，從方框21中獲取的地震數(shù)據(jù)中獲取發(fā)射的所記錄的地震數(shù)據(jù)。
在方框23中，來(lái)自方框22的發(fā)射的所記錄的地震數(shù)據(jù)被暫時(shí)從空-時(shí)域(space-time domain)變換為空-頻域(space-frequency domain)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，接收機(jī)方位處的散射波場(chǎng)psct被從空時(shí)(x1R，x2R，x3R，t)域變換至空頻(x1R，x2R，x3R，s)域，因此 其中， s＝j(luò)ω＝j(luò)2πf 并且psct是空-頻域中的散射聲波場(chǎng)，x1，qR是同線(in-line)接收機(jī)坐標(biāo)，q是同線接收機(jī)數(shù)量，x2，rR是交叉線(cross-line)接收機(jī)坐標(biāo)，r是交叉線接收機(jī)數(shù)量，x3R是作為x1，qR和x2，rR函數(shù)的接收機(jī)深度，s是復(fù)拉普拉斯變換參數(shù)，j是虛部

，ω是角頻率而f是頻率。
對(duì)于各發(fā)射位置而言，完成了接收機(jī)方位處的散射波場(chǎng)psct的此變換，并且接收機(jī)區(qū)域處的散射波場(chǎng)psct的該變換可以通過(guò)應(yīng)用熟知的變換(例如標(biāo)準(zhǔn)傅立葉變換)而實(shí)現(xiàn)。
在方框24中，對(duì)于頻率f獲取來(lái)自方框23的所變換的地震數(shù)據(jù)。
在方框25中，來(lái)自方框24的頻率的所變換的地震數(shù)據(jù)被從空-頻域變換至譜域。在本發(fā)明的實(shí)施例中，散射波場(chǎng)psct被從空-頻域(x1R，x2R，x3R，s)變換至譜域(sαn，sβm，x3R，s)，通過(guò) 其中， sαn＝nΔ(sα)，sβm＝mΔ(sβ)，(3) 并且 此時(shí)，Pn，msct是譜域中的散射聲波場(chǎng)，n是同線譜數(shù)量，m是交叉線譜數(shù)量，Δx1R是同線接收機(jī)采樣距離，Δx2R是交叉線接收機(jī)采樣距離，jsαn是同線譜傅立葉參數(shù)，Δ(sα)是同線譜采樣距離。jsβm是交叉線譜傅立葉參數(shù)，Δ(sβ)是交叉線譜采樣距離，N是同線接收機(jī)的總數(shù)，而M是交叉線接收機(jī)的總數(shù)。
在方框26中，等式系統(tǒng)被確定用于對(duì)來(lái)自方框25的頻率的所變換的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影。因?yàn)榻邮諜C(jī)方位(location)是任意安置的，所以譜域中的波場(chǎng)不能明確地被確定。因此，本發(fā)明的消重影步驟包括求解等式系統(tǒng)。對(duì)于譜域中的任意接收機(jī)位置而言，在非水平拖纜上的接收機(jī)的深度由水平接收機(jī)坐標(biāo)的單值函數(shù)來(lái)給定。具體地，接收機(jī)深度被寫為。在現(xiàn)代海洋采集系統(tǒng)中，記錄了該接收機(jī)位置信息。消重影操作隨后可以簡(jiǎn)潔地寫為等式系統(tǒng)的解 其中，系統(tǒng)矩陣(system matrix)Kq，r；n，m被給定為 此處，未知矢量Pn，mdgh是零深度處的消重影的聲波場(chǎng)，并且在譜域中給定為 已知的矢量pq，rsct是在空-頻域中所記錄的地震數(shù)據(jù)，給定為 并且垂直傳播系數(shù)sΓn，m是 其中，c是在水中的聲波速度。
在方框27中，該過(guò)程繼續(xù)到圖3的方框31以求解方框26中所確定的等式系統(tǒng)。
圖3是示例用于對(duì)在任意接收機(jī)位置處所記錄的海洋地震拖纜數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的本發(fā)明第二實(shí)施例最后部分的流程圖。參考圖2中的流程圖，最后部分繼續(xù)上面所討論的起始過(guò)程。
在方框31中，標(biāo)準(zhǔn)等式組被從圖2的方框26中的消重影聯(lián)立方程中確定。因?yàn)橐阎氖噶縫q，rsct在空-頻域中定義，并且未知的矢量Pn，mdgh在譜域中定義，所以在本發(fā)明的實(shí)施例中采用空-頻域中的最小二乘解。等式(5)的兩邊都乘以系統(tǒng)矩陣Kq，r；n′，m′的復(fù)共軛，而該結(jié)果在同線和交叉線接收機(jī)數(shù)量(分別是q和r)的所有值上求和。在q和r上的較后的求和與n和m上的求和相互交換之后，獲得了標(biāo)準(zhǔn)等式系統(tǒng)，如下 此處，矩陣An′，m；n，m給定為 并且已知矢量Bn′，m′給定為 其中n和n’是同線譜數(shù)量，m和m’是交叉線譜數(shù)量，并且系統(tǒng)矩陣Kq，r；n′，m′上的跨線(overline)指明復(fù)共軛。
本發(fā)明中的主要處理包括等式(10)中該線性標(biāo)準(zhǔn)等式組的求解。該求解具有現(xiàn)有拖纜配置的一般本質(zhì)，但可以適應(yīng)新的拖纜配置，例如傾斜拖纜。
需要注意，常規(guī)的海洋拖纜(嚴(yán)格水平的拖纜配置)只是由本發(fā)明所處理的一般情形的特殊情形。在該常規(guī)的(水平的)情形中，接收機(jī)深度位置x3R是常數(shù)并且等式系統(tǒng)的求逆減少為標(biāo)準(zhǔn)消重影步驟。等式系統(tǒng)可以通過(guò)逆離散傅立葉變換來(lái)求解。等式(5)和(6)成為等式系統(tǒng) 常數(shù)x3R的消重影可以在譜域中顯式地實(shí)現(xiàn)。零深度面處的譜域中的消重影域(如等式(7)中定義的pn，mdgh)可以直接獲得為 對(duì)于等式(10)中一般線性等式組的求解而言，許多有效的求解器(solver)可用，例如直接求解器和迭代求解器。非常有效的迭代求解器是基于最小化所測(cè)量數(shù)據(jù)和建模響應(yīng)之間的差異的前承條件共軛梯度迭代(preconditioned conjugate gradient iterative)方法。在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，考慮等式(5)并且譜消重影波場(chǎng)的解Pn，mdgh被采用共軛梯度迭代方案而展開，從而誤差ERR給定為 被最小化。
返回圖3，在方框32中，來(lái)自方框31的標(biāo)準(zhǔn)等式被用基于物理的預(yù)條件子而進(jìn)行預(yù)處理(precondition)。預(yù)條件子被經(jīng)常使用在共軛梯度迭代方法中，以使等式較好地經(jīng)調(diào)整處理(well-conditioned)。例如，諸如多級(jí)ILU類型(multi-level ILU type)之類的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)條件子通常基于系統(tǒng)矩陣的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。不幸的是，對(duì)于當(dāng)前問(wèn)題而言，這些基于數(shù)學(xué)的預(yù)條件子是低效的。在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用了預(yù)條件子，而該預(yù)條件子是基于所解決問(wèn)題的物理性質(zhì)(非水平拖纜)。
因?yàn)椴灰?guī)則非水平拖纜可以被認(rèn)為是規(guī)則水平拖纜的擾動(dòng)(perturbation)，所以不規(guī)則拖纜的系統(tǒng)矩陣的逆由水平拖纜的系統(tǒng)矩陣的逆來(lái)近似。因此，等效的水平拖纜的系統(tǒng)矩陣的逆被當(dāng)作預(yù)條件子。需要注意，如果拖纜是水平的，那么共軛梯度迭代方案在具有該預(yù)條件子的單次迭代之內(nèi)終止。對(duì)于水平拖纜而言，等式(10)的標(biāo)準(zhǔn)等式系統(tǒng)是對(duì)角的并且其解可以直接獲得為 在本發(fā)明的實(shí)施例中，所采用的預(yù)條件子

為 為了方便起見，等式(5)可以以簡(jiǎn)潔的方式寫出 其中，現(xiàn)在n代表(n，m)，而q代表(q，r)。
在方框33中，前承條件共軛梯度迭代方案被應(yīng)用于求解等式(18)中的等式系統(tǒng)(來(lái)自方框32的前承條件標(biāo)準(zhǔn)等式組)。在各迭代中，用數(shù)字k來(lái)指明，獲得具有殘差(residual error)rq(k)的譜消重影波場(chǎng)Pndgh(k)的近似值。因此，在第k次迭代中，第k次殘差被給定為 參考圖4中的流程圖的討論，下文描述了用于前承條件共軛梯度迭代方案的本發(fā)明的特定實(shí)施例。
在方框34中，確定在圖2的方框24中所選擇的任何頻率是否繼續(xù)存在(remain)。如果頻率繼續(xù)存在，那么過(guò)程返回至圖2的方框24。如果沒(méi)有頻率繼續(xù)存在，那么過(guò)程繼續(xù)至步驟35。因此，對(duì)于各頻率f而言，通過(guò)共軛梯度迭代的求解被重復(fù)。
在方框35中，確定在圖2的方框22中所選擇的任何發(fā)射是否繼續(xù)存在。如果發(fā)射繼續(xù)存在，該過(guò)程返回到圖2的方框22。如果沒(méi)有發(fā)射繼續(xù)存在，那么該過(guò)程繼續(xù)至步驟36。因此，對(duì)各發(fā)射而言，通過(guò)共軛梯度迭代的求解被重復(fù)。
在方框36中，來(lái)自方框33的消重影解被從譜域變換回至空-時(shí)域。在獲取譜域中的消重影波場(chǎng)之后，空-時(shí)域中零面(zero level)處的消重影波場(chǎng)被獲得為 圖4是示例用于迭代前承條件共軛梯度方案的本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。這參照于上面圖3的方框33中的方案。
在方框41中，選擇了迭代計(jì)數(shù)器k＝0的零起始估計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，該估計(jì)是 在其它實(shí)施例中，可以使用共軛梯度方案的起始估計(jì)的不同選擇。例如，不同選擇可以包括但不限定于前一頻率的所獲得的解或者不同發(fā)射位置的解。
在方框42中，計(jì)算了迭代計(jì)數(shù)器k＝1的估計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，這些估計(jì)是 在方框43中，迭代計(jì)數(shù)器k增加了1。因此，k＝k+1，使得按順序?yàn)閗＝2，3，...。
在方框44中，使用了迭代計(jì)數(shù)器k-1的估計(jì)而計(jì)算迭代計(jì)數(shù)器k的估計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，該估計(jì)是 在方框45中，計(jì)算了來(lái)自方框44的殘差rq(k)的當(dāng)前第k次迭代估計(jì)的誤差準(zhǔn)則。在一個(gè)實(shí)施例中，該誤差準(zhǔn)則是 在方框46中，確定方框45中的誤差準(zhǔn)則是否被滿足。如果不滿足誤差準(zhǔn)則，那么迭代過(guò)程返回至方框43以繼續(xù)另一估計(jì)組。如果滿足誤差準(zhǔn)則，那么迭代過(guò)程結(jié)束。
應(yīng)該明白，前述僅是本發(fā)明特定實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明并且根據(jù)這里所公開的內(nèi)容在不背離本發(fā)明范圍的基礎(chǔ)上，可以作出對(duì)所公開的實(shí)施例的許多變化、變型和替代。因此，前述說(shuō)明不是為了限定本發(fā)明的范圍。相反，本發(fā)明的范圍將只由附上的權(quán)利要求及其等價(jià)物所確定。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)從具有不規(guī)則接收機(jī)位置的海洋拖纜中記錄的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的方法，包括
獲取各地震源啟動(dòng)的以及被變換至譜域之后的各頻率的地震數(shù)據(jù)；
將使用基于物理的預(yù)條件子的迭代共軛梯度方案應(yīng)用于所變換的地震數(shù)據(jù)，以提供消重影等式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)等式組的最小二乘解；以及
將所述解逆變換回空-時(shí)域以提供消重影地震數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述獲取地震數(shù)據(jù)包括
獲取用海洋拖纜記錄的地震數(shù)據(jù)；
獲取地震源啟動(dòng)用的所記錄的地震數(shù)據(jù)；
將所述地震源啟動(dòng)的所記錄的地震數(shù)據(jù)從所述空-時(shí)域變換至空-頻域；
獲取頻率的所變換的地震數(shù)據(jù)；以及
將頻率的所變換的地震數(shù)據(jù)從所述空-頻域變換至所述譜域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述變換所記錄的地震數(shù)據(jù)包括
使用傅立葉變換將散射聲波場(chǎng)從所述空-時(shí)(x1R，x2R，x3R，t)域變換至所述空-頻(x1R，x2R，x3R，s)域，因此
其中，
s＝j(luò)ω＝j(luò)2πf，
并且psct是所述空-頻域中的所述散射聲波場(chǎng)，x1，qR是同線接收機(jī)
并且psct是所述空-頻域中的所述散射聲波場(chǎng)，x1，qR是同線接收機(jī)坐標(biāo)，q是同線接收機(jī)數(shù)量，x2，rR是交叉線接收機(jī)坐標(biāo)，r是交叉線接收機(jī)數(shù)量，x3R是作為x1，qR和x2，rR函數(shù)的接收機(jī)深度，s是復(fù)拉普拉斯變換參數(shù)，j是虛部
ω是角頻率，而f是頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述變換所變換的地震數(shù)據(jù)包括
將所述散射波場(chǎng)psct從所述空-頻域(x1R，x2R，x3R，s)變換至所述譜域(sαn，sβm，x3R，s)，這通過(guò)如下實(shí)現(xiàn)
其中
sαn＝nΔ(sα)，sβm＝mΔ(sβ)，
并且
并且Pn，msct是所述譜域中的所述散射聲波場(chǎng)，n是同線譜數(shù)量，m是交叉線譜數(shù)量，Δx1R是同線接收機(jī)采樣距離，Δx2R是交叉線接收機(jī)采樣距離，jsαn是同線譜傅立葉參數(shù)，Δ(sα)是同線譜采樣距離，jsβm是交叉線譜傅立葉參數(shù)，Δ(sβ)是交叉線譜采樣距離，N是同線接收機(jī)的總數(shù)，而M是交叉線接收機(jī)的總數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括
確定用于對(duì)頻率的所變換的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的等式系統(tǒng)；
確定所述消重影等式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)等式組；以及
將基于物理的預(yù)條件子應(yīng)用于所述標(biāo)準(zhǔn)等式組。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述確定用于消重影的等式系統(tǒng)包括應(yīng)用如下等式
其中，所述系統(tǒng)矩陣Kq，r′，n，m給定為
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述確定標(biāo)準(zhǔn)等式組包括應(yīng)用下面等式
其中，所述矩陣An′，m′，n，m給定為
已知的矢量Bn′，m′給定為
并且n和n’是同線譜數(shù)量，m和m’是交叉線譜數(shù)量，并且跨線指明復(fù)共軛。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述預(yù)條件子包括水平拖纜的系統(tǒng)矩陣的逆。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述應(yīng)用預(yù)條件子包括應(yīng)用如下等式
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述應(yīng)用迭代共軛梯度方案包括
選擇迭代計(jì)數(shù)器k＝0的起始估計(jì)，如下
計(jì)算迭代計(jì)數(shù)器k＝1的估計(jì)，如下
執(zhí)行下面步驟直到滿足誤差準(zhǔn)則為止
通過(guò)k＝k+1而增加所述迭代計(jì)數(shù)器；以及
使用為k-1計(jì)算的先前估計(jì)而計(jì)算迭代計(jì)數(shù)器k的估計(jì)，如下
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述誤差準(zhǔn)則給定為
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中對(duì)所述解進(jìn)行逆變換包括應(yīng)用下面的等式
全文摘要
本發(fā)明為對(duì)不規(guī)則接收機(jī)位置海洋地震拖纜數(shù)據(jù)進(jìn)行消重影的方法，包括獲取海洋拖纜中各地震源啟動(dòng)的地震數(shù)據(jù)以及在地震數(shù)據(jù)被變換至譜域之后獲取各頻率的地震數(shù)據(jù)。使用基于物理的預(yù)條件子的迭代共軛梯度方案被應(yīng)用于所變換的地震數(shù)據(jù)以提供消重影等式系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)等式組的最小二乘解。該解被逆變換回空-時(shí)域以提供消重影地震數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01V1/32GK101556339SQ20091013436
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者R·G·范伯爾塞倫, P·M·范登伯格, J·T·富克馬 申請(qǐng)人:Pgs地球物理公司