專利名稱：用于衰減雙傳感器地震拖纜中的低頻噪聲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及地球物理勘探領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及雙傳感器海洋地震 拖纜數(shù)據(jù)中的噪聲衰減的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在油氣工業(yè)，地球物理勘探通常用于協(xié)助對地下地層的搜尋和評估。地球物 理勘探技術(shù)帶來了地球的次表層結(jié)構(gòu)的知識，這有利于尋找和提取珍貴的礦物資源，特 別是諸如石油和天然氣等碳氫化合物礦藏。眾所周知的地球物理勘探技術(shù)是地震調(diào)查。 在陸上的地震調(diào)查中，地震信號在地面或靠近地面處生成，然后向下傳導(dǎo)到地球的次表 層。在海洋地震調(diào)查中，地震信號還可以向下傳導(dǎo)穿過覆蓋地球次表層的水域。地震能 量源用于生成地震信號，該地震信號傳播進入地面后，至少部分地被次表層地震反射體 反射。這種地震反射體典型地是具有不同彈性特性的地下地層間的界面，其中該彈性特 性尤其為聲波速度和巖石密度，不同彈性特性將導(dǎo)致在界面處產(chǎn)生不同的聲阻抗。地震 傳感器，也叫地震接收器，在地面或靠近地面處、在覆蓋的水域中、或在鉆井中的已知 深度處檢測并記錄被反射的地震能量。對在進行地震調(diào)查中獲得的結(jié)果地震數(shù)據(jù)予以處理以產(chǎn)生與正在被調(diào)查區(qū)域中 的地下地層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和特性相關(guān)的信息。被處理的地震數(shù)據(jù)之所以被處理是為了顯示 和分析這些地下地層的潛在碳氫化合物含量。地震數(shù)據(jù)處理的目標是從地震數(shù)據(jù)中提取 出盡可能多的關(guān)于地下地層的信息以充分成像地質(zhì)次表層。為了識別出在地球次表層有 可能找到石油聚積的地點，花費了大量的金錢用于采集、處理及解析地震數(shù)據(jù)。根據(jù)記 錄的地震數(shù)據(jù)構(gòu)建定義所關(guān)注的地下土層的反射體表面的過程提供了地球在深度或時間 上的圖像。為了使解析者能夠選出最有可能具有石油聚積的地點而產(chǎn)生地球次表層結(jié)構(gòu)的 圖像。為了驗證石油的存在，必須鉆井。為了確定石油礦床是否存在而鉆井是極端昂貴 及花時間的任務(wù)。正因如此，不斷需要改善地震數(shù)據(jù)的處理和顯示，以便產(chǎn)生地球次表 層結(jié)構(gòu)的圖像，不管由電腦還是人類解析，其都將提升解析者的能力以評估在地球次表 層的具體地點存在石油聚積的可能性。陸地地震調(diào)查中用于生成地震信號的適當?shù)卣鹪纯砂ㄕㄋ幒涂煽卣鹪?(vibrator)。海洋地震調(diào)查典型地采用由船牽引并周期地被激活以生成聲波場的水中地 震源。生成波場的地震源可以有若干個類型，包括小型炸藥裝藥、電火花或電弧震源 (electric spark or arc) >海洋可控震源，典型地還有槍(gun)。地震源槍可以是水槍、蒸汽 槍、以及最典型的氣槍。典型地，海洋地震源不是僅由單個震源元素組成，而是由空間 分布的震源元素陣列組成。這種布置特別對于氣槍這種目前最常見的海洋震源來說更是 如此。適當類型的地震傳感器典型地包括特別用于陸地調(diào)查的粒子速度傳感器，以及 特別用于海洋調(diào)查的水壓傳感器。有時粒子位移傳感器、粒子加速度傳感器或者壓力梯度傳感器用于代替粒子速度傳感器或者與粒子速度傳感器一起使用。在本技術(shù)領(lǐng)域中粒 子速度傳感器和水壓傳感器通常分別被認為為地震檢波器和水聽器。地震傳感器可由其 本身部署，但更通常的做法是部署成傳感器陣列。另外，壓力傳感器和粒子速度傳感器 在海洋調(diào)查中可被部署在一起，或成對配置，或成陣列對配置。在典型的海洋地震調(diào)查中，地震調(diào)查船在水面上典型地以大約5節(jié)的速度行 進，包含地震采集設(shè)備，比如導(dǎo)航控制、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)備使得在水域中由地震船牽引的地震源在選定的時間開動。地震拖纜，也叫 地震電纜，是在水域中由牽引地震源的地震調(diào)查船或由另一地震調(diào)查船牽引的伸長的纜 狀結(jié)構(gòu)。典型地，地震勘測船后牽引多個地震拖纜。地震拖纜包含用于檢測由地震源 發(fā)起并從反射界面反射的反射波場的傳感器。常規(guī)地，地震拖纜包含諸如水聽器的壓力 傳感器，但已經(jīng)建議地震拖纜除了包含水聽器，還應(yīng)包含諸如地震檢波器的水粒子速度 傳感器或者諸如加速計的粒子加速度傳感器。壓力傳感器和粒子運動傳感器可被緊密部 署，沿著地震電纜成對配置或成陣列對配置。在被反射的波到達拖纜電纜后，波繼續(xù)傳播到在水面處的水/空氣界面，波從 這里被向下反射，并再次被拖纜電纜中的水聽器檢測到。水面是良好的反射體，并且在 水面處的反射系數(shù)的幅度幾乎一致，且對于壓力信號來說符號是負的。因此在水面處反 射的波相對于向上傳播的波被移相180度。由接收器記錄的向下傳播的波通常被稱為表 面反射或“虛反射(ghost)”信號。由于表面反射，水面就像過濾器，其在記錄的信號 中創(chuàng)建頻譜陷波(notch)，使得難以記錄選定帶寬之外的數(shù)據(jù)。由于表面反射的影響，在 記錄的信號中的一些頻率被放大，而一些頻率則被衰減。最大的衰減會出現(xiàn)在在正在進行檢測的水聽器和水面之間的傳播距離等于二分 之一波長的那些頻率處。最大的放大會出現(xiàn)在在正在進行檢測的水聽器和水面之間的傳 播距離等于四分之一波長的那些頻率處。聲波的波長等于速度除以頻率，在水中聲波的 速度是大約1500米/秒。相應(yīng)地，結(jié)果頻譜陷波在頻譜內(nèi)的地點是輕易可確定的。例 如，對于在7米深處的地震拖纜和垂直入射的波來說，最大的衰減將出現(xiàn)在大約107Hz的 頻率處，而最大的放大將出現(xiàn)在大約54Hz的頻率處。粒子運動傳感器，比如地震檢波器，具有方向敏感性，而壓力傳感器，比如水 聽器則沒有。相應(yīng)地，由位置相互緊靠一起的地震檢波器和水聽器檢測到的上行波場 信號將同相，而下行波場信號將被記錄為180度異相。已提出各種技術(shù)來利用這種相 差降低由表面反射引起的頻譜陷波，并且如果是在海底進行記錄，還衰減水致多次反射 (water borne multiples) ο應(yīng)注意，將地震檢波器和水聽器布置在同一地點的可替換方案是 具有足夠的傳感器空間密度，以使分別由水聽器和地震檢波器記錄的波場可被內(nèi)插或外 推以在同一地點產(chǎn)生兩個波場?？梢越M合壓力和粒子運動信號以得到上行及下行波場二者在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾 所周知的。對于海底記錄的情況，上行及下行波場可以隨后被組合以在地震信號中去除 表面反射的影響和衰減水致多次反射。然而，對于牽引拖纜應(yīng)用來說，由于在粒子運動 信號中的高噪聲電平，粒子運動信號已經(jīng)被認為具有有限的實用性。但是，如果能夠為 牽引拖纜采集提供較少噪聲的粒子運動信號，則可從數(shù)據(jù)中去除表面反射的影響。然而，由于粒子運動傳感器檢測到由拖纜中的振動導(dǎo)致的噪聲，因此已經(jīng)難以在運動傳感數(shù)據(jù)中達到如同在壓力傳感數(shù)據(jù)中一樣的帶寬。然而該噪聲主要限于較低頻 率。降低噪聲的一種方法是將若干個傳感器串聯(lián)或并聯(lián)。然而這種方法并不總是將噪聲 降低到足夠以產(chǎn)生令人滿意的信噪比用于進一步的地震處理。因此，對于在組合雙傳感器地震拖纜數(shù)據(jù)中的壓力傳感器和垂直速度傳感器信 號時用于衰減在垂直速度傳感器信號中發(fā)現(xiàn)的低頻噪聲的方法存在需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于通過組合壓力傳感器和垂直速度傳感器信號衰減雙傳感器地 震拖纜數(shù)據(jù)中的低頻噪聲的方法。根據(jù)記錄的壓力傳感器信號確定計算的垂直速度傳感 器信號。使用混合系數(shù)作為比例常數(shù)，將構(gòu)建的垂直速度傳感器信號確定為雙傳感器地 震拖纜數(shù)據(jù)中的記錄的垂直速度傳感器信號和構(gòu)建的垂直速度傳感器信號的線性組合。 作為混合系數(shù)的函數(shù)，上行壓力波場分量被確定為記錄的壓力傳感器信號和構(gòu)建的垂直 速度傳感器信號的差的二分之一。通過傳播記錄的壓力傳感器信號和構(gòu)建的垂直速度傳 感器信號項中的誤差而確定該上行壓力波場分量的誤差。確定混合系數(shù)的值，這使得該 上行壓力波場分量中的誤差最小化。


通過參考以下詳細描述及附圖，可以更容易理解本發(fā)明及其優(yōu)點，其中圖1是說明用于通過組合壓力傳感器和垂直速度傳感器信號衰減雙傳感器地震 拖纜數(shù)據(jù)中的低頻噪聲的本發(fā)明的第一實施方式的流程圖；圖2是說明用于通過組合壓力傳感器和垂直速度傳感器信號衰減雙傳感器地震 拖纜數(shù)據(jù)中的低頻噪聲的本發(fā)明的第二實施方式的流程圖；圖3是說明用于確定計算的垂直速度信號的本發(fā)明的實施方式的流程圖；圖4是說明用于確定上行壓力波場分量的本發(fā)明的實施方式的流程圖；圖5是說明用于確定使誤差最小化的混合系數(shù)的值的本發(fā)明的實施方式的流程圖；圖6是記錄的壓力傳感器信號和垂直速度傳感器信號的信號和噪聲的圖；圖7是對于圖6中所說明的噪聲情況通過本發(fā)明的方法確定混合系數(shù)α的圖；圖8是構(gòu)建的垂直速度信號和來自記錄的壓力和垂直速度傳感器信號的噪聲成 分的圖；圖9是上行壓力波場分量和來自記錄的壓力和垂直速度傳感器信號的噪聲成分 的圖；以及圖10是用于通過如圖7所示的本發(fā)明的方法計算混合系數(shù)α，以及用于另外兩 個次優(yōu)計算的上行壓力波場分量的信號和噪聲圖。雖然將結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行描述，但應(yīng)理解本發(fā)明并不局 限于這些實施方式，相反，本發(fā)明意圖覆蓋所有落入由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明保 護范圍內(nèi)的替換、修改、和等同。
具體實施例方式雙傳感器拖纜使用壓力和垂直速度傳感器二者記錄地震波場，允許隨后將總波場分解成上行和下行分量。對這些分量進行估算的誤差因為兩個傳感器中的任一個傳感 器上的噪聲而增加，但也因為兩種傳感器測量的統(tǒng)計獨立性而得以降低。在分解前通過 以根據(jù)壓力信號計算所得的預(yù)測垂直速度信號替換垂直速度數(shù)據(jù)的較低頻率部分，可將 垂直速度傳感器上的不需要的低頻噪聲去除。該預(yù)測考慮到以下因素包括傳播介質(zhì)的 特性、傳入能量的入射角、以及因地震波場在海面的反射而產(chǎn)生的“虛反射”。這種替 換方法降低了來自較多噪聲的垂直速度傳感器的作用，卻是以降低來自壓力的噪聲和來 自修改的垂直速度的噪聲之間的統(tǒng)計獨立性為代價。在Svein Vaage等人題為“用于組合海洋地震拖纜中的壓力傳感器和粒子傳感器 的信號的系統(tǒng)(System for Combining Signals of Pressure Sensors and Particle Motion Sensors in Marine Seismic Streamers)，，、于2008年4月15日獲得授權(quán)并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的附 屬公司的US7,359,283 B2號美國專利中對這種低頻替換方法有更充分的描述。其中描述 的是用于組合在海洋地震拖纜中記錄的壓力傳感器和粒子運動傳感器的信號以減少組合 的壓力傳感器信號和粒子運動傳感器信號中的噪聲的方法，記錄的壓力傳感器信號具有 包括第一頻率范圍和第二頻率范圍的帶寬，第一頻率范圍在比第二頻率范圍的頻率低的 頻率處，記錄的粒子運動傳感器信號具有包括至少第二頻率范圍的帶寬。該方法包括 根據(jù)記錄的壓力傳感器信號計算在第一頻率范圍內(nèi)的粒子運動傳感器信號，從而生成在 第一頻率范圍內(nèi)的模擬粒子運動傳感器信號；將僅在第一頻率范圍內(nèi)的模擬粒子運動傳 感器信號與在第二頻率范圍內(nèi)的記錄的粒子運動傳感器信號合并以生成具有基本上與記 錄的壓力傳感器信號的帶寬一樣的帶寬的合并的粒子運動傳感器信號；以及組合記錄的 壓力傳感器信號和合并的粒子運動傳感器信號以供進一步處理。本發(fā)明是用于通過組合壓力傳感器和垂直速度傳感器信號衰減雙傳感器地震拖 纜數(shù)據(jù)中的低頻噪聲的方法。具體來講，本發(fā)明是用于確定所測得的和所預(yù)測的垂直速 度信號(比如，來自上述的低頻替換方法)的哪一種組合，可以給出對分解的波場的最好 的隨后估算的方法。一般來說，本發(fā)明通過考慮原始測量中的誤差項和尋找使表示上行 (或下行)波場中的預(yù)測的誤差的價值函數(shù)最小化的組合來確定最佳組合。在噪聲是唯一 的誤差源的具體實施方式
中，測量噪聲被認為是方差項，并且通過這些方差的適當組合 可找到該價值函數(shù)。本發(fā)明采用組合的位于地震拖纜中的壓力傳感器(典型地是水聽器)和垂直速度 傳感器(典型地是地震檢波器)的信號。然后可利用該組合信號生成上或下行波場分量， 這有益于進一步的地震處理，比如衰減海洋地震數(shù)據(jù)中的多次反射(multiples)。因為由 典型地在牽引拖纜中的振動引起的低頻噪聲經(jīng)常干擾記錄的垂直速度信號，所以該組合 信號的信噪比很小。如果壓力傳感器信號的頻譜在給定頻率范圍內(nèi)具有令人滿意的信噪 比(且在這個頻率范圍內(nèi)沒有陷波)，并且如果壓力和垂直速度傳感器的深度是已知的， 則可根據(jù)在這個給定頻率范圍內(nèi)的壓力傳感器信號計算出該垂直速度信號。如果傳感器 的深度是未知的，則可根據(jù)由表面反射引起的頻譜陷波的頻率計算出該深度，這在本技 術(shù)領(lǐng)域中是公知的方法。因為該垂直速度信號的低頻部分具有低信噪比，因此它典型地需要被替換。壓 力傳感器信號的用于計算粒子運動信號的相應(yīng)部分在這個低頻率范圍內(nèi)將典型地具有良 好的信噪比。因此，優(yōu)選地選擇壓力傳感器的該深度以使由表面反射引起的壓力傳感器信號中的第一頻譜陷波的頻率高于在其中計算和代替垂直速度信號的低頻率范圍。本發(fā)明的方法對牽引海洋地震拖纜尤其有用，因為牽引拖纜的振動給粒子運動 傳感器增加了相當數(shù)量的噪聲。因此本發(fā)明的方法將從牽引拖纜方面予以說明。本發(fā)明的方法采用這樣的壓力傳感器其響應(yīng)該壓力傳感器所耦合到的介質(zhì)中 的壓力變化。該介質(zhì)典型地是水。僅為清晰起見，將使用水聽器說明本發(fā)明的方法，但 這不是要限制本發(fā)明。本發(fā)明的方法采用這樣的粒子運動傳感器其響應(yīng)該運動傳感器所耦合到的水 的粒子的運動?？偟膩碚f，粒子運動傳感器可以響應(yīng)粒子的位移、粒子的速度或粒子在 該介質(zhì)中的加速度。在本發(fā)明中，優(yōu)選粒子速度傳感器。因而，如果使用響應(yīng)位置的運 動傳感器，那么通過使用本技術(shù)領(lǐng)域中公知的計算方法，優(yōu)選地將位置信號進行微分以 將其轉(zhuǎn)化為速度信號。如果使用響應(yīng)加速度的運動傳感器(通常叫加速計)，則通過本技 術(shù)領(lǐng)域公知的計算方法，優(yōu)選地將加速度信號進行積分以將其轉(zhuǎn)化成速度信號。在本發(fā)明的可替換實施方式中，在地震電纜中采用了多部件運動傳感器。僅為 清晰起見，將使用地震檢波器說明本發(fā)明的這個實施方式，但這不是要限制本發(fā)明。在 三部件地震檢波器的具體例子中，在垂直方向上安裝地震檢波器以檢測粒子速度。這種 地震檢波器稱為垂直地震檢波器。在相對于彼此且相對于該已垂直安裝的地震檢波器成 正交的方向上裝有兩個地震檢波器以檢測水平運動。典型地，定向三部件地震檢波器使 其檢測垂直方向、縱測線(in-line)方向和橫測線(cross-line)方向上的運動。在這三個 方向上定位這些地震檢波器使得能夠檢測到傳入信號的傳播方向。也能夠檢測到地震電 纜的顫動和其它機械活動。為清晰起見，將通過使用垂直地震檢波器來說明本發(fā)明的方 法，但這不是要限制本發(fā)明。通過以下參考圖1-5所示的流程圖進行的論述對本發(fā)明的方法予以說明。圖1和 2示出了說明用于衰減雙傳感器地震拖纜數(shù)據(jù)中的低頻噪聲的本發(fā)明的兩個實施方式的流 程圖。圖3-5示出了進一步說明參考圖2所示流程圖予以論述的本發(fā)明的具體實施方式
的流程圖。僅為了便于說明，將在2D頻率-波數(shù)(co-kx)域內(nèi)進行以下論述，其中2D 是指兩個空間維度χ和ζ。選擇這些域并不是要限制本發(fā)明。具體來說，要延伸到3D頻 率-波數(shù)(《-kx-ky)域是簡單明了的，且將在下面論述的適當?shù)胤街赋?。圖1示出了說明用于通過組合壓力傳感器和垂直速度傳感器信號衰減雙傳感器 地震拖纜數(shù)據(jù)中的低頻噪聲的本發(fā)明的第一實施方式的流程圖。在框11中，僅根據(jù)記錄的壓力傳感器信號P㈣確定計算的垂直速度信號V,。 該計算的垂直速度傳感器信號ν廣1優(yōu)選地是在記錄的垂直速度傳感器信號ν γ的有噪聲 的低頻率部分中計算出的。在框12中，使用混合系數(shù)α，將構(gòu)建的垂直速度傳感器信號乂廣“確定為框11中 的計算的垂直速度傳感器信號V廣1和記錄的垂直速度傳感器信號Vr的線性組合。在優(yōu) 選實施方式中，構(gòu)建的垂直速度傳感器信號V廣n是通過諸如在上面論述US 7,359,283 B2 號美國專利時描述的低頻替換方法的方法確定的。在框13中，上行壓力波場分量Pup被確定為記錄的壓力傳感器信號P㈣和來自框 12的構(gòu)建的垂直速度傳感器信號Vz""1的差的二分之一，作為混合系數(shù)α的函數(shù)。在框14中，記錄的壓力傳感器信號P㈣和來自框13的構(gòu)建的垂直速度傳感器信號V/°n項中的誤差被傳播以確定上行壓力波場分量Pup中的誤差。在框15中，確定混合系數(shù)α的值，這使得框14中的上行壓力波場分量Pup的誤
差最小圖2示出了說明用于通過組合壓力傳感器和垂直速度傳感器信號衰減雙傳感器 地震拖纜數(shù)據(jù)中的低頻噪聲的本發(fā)明的第二實施方式的流程圖。在框21中，確定接收器深度zR?？梢酝ㄟ^本技術(shù)領(lǐng)域里的任何方法確定接收器 深度zR，比如通過深度傳感器或計算。在框22中，在框21中確定的接收器深度處獲得記錄(測量)的總壓力傳感器信 號Pree和記錄(測量)的總垂直速度傳感器信號Vzre^在一個實施方式中，記錄的壓力傳感器信號Pree和記錄的垂直速度傳感器信號 vr是從由在海洋地震拖纜中牽引的成對(成組)并置的壓力傳感器和垂直速度傳感器獲 得的。典型地，壓力傳感器是水聽器，垂直速度傳感器是垂直地震檢波器，但是這樣選 擇傳感器不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在框23中，根據(jù)在框22中獲得的記錄的壓力傳感器信號Pree確定計算的垂直速 度傳感器信號V廣1。在2D的情況下，計算的垂直速度信號V廣1可以這樣表示Vzcal(kx，zR, ω) = F · Prec(kx, zR, ω), (1)其中F是確保公式(1)右邊的壓力傳感器信號項在波場形式上等于公式(2)左邊 的垂直速度傳感器信號。在3D的情況下，公式(2)中的2D的計算的垂直速度信號V廣1 也可以這樣表示Vzcal(kx，ky，zR, ω) = F · Prec(kx, ky，zR, ω).下面將通過在參考圖3所示的流程圖進行的論述中說明用于確定計算的垂直速 度信號V廣1，包括確定因子F的具體表達式的具體方法，。在框24中，根據(jù)在框22中所獲得的記錄的垂直速度傳感器信號Vzree以及在框23 中根據(jù)框22中所獲得的記錄的壓力傳感器信號Pree確定的計算的垂直速度信號V廣1而確 定構(gòu)建的垂直速度傳感器信號V廣n。在一個實施方式中，使用混合系數(shù)α作為兩種傳感 器信號之間的比例常數(shù)，將構(gòu)建的垂直速度信號V/°n確定為記錄的垂直速度傳感器信號 vzrec和計算的垂直速度傳感器信號V廣1的線性組合。在2D的情況，構(gòu)建的垂直速度信號Vze°n可以這樣表示Vzcon(kx，zR, ω) = (1-α) · Vzrec(kx, zR, ω) + α · Vzcal(kx，zR, ω)(2)= (1-α) · Vzrec(kx, zR, co) + aF · Prec(kx, zR, ω),其中，第二行使用了公式(1)。公式(2)中的2D的構(gòu)建的垂直速度信號Vz n在 3D的情況下可以類似地表示為Vzc。n(kx，ky，zR, ω) = (1-α) .Vzrec(kx，ky，zR, ω) + α .Vzcal(kx，ky， zR, ω)= (1-α) · Vzrec(kx, ky，zR, co) + aF · Prec(kx, ky，zR, ω)下面將通過在參考圖3中所示的流程圖進行的論述中說明用于確定構(gòu)建的垂直 速度信號NΓ的具體方法。在框25中，壓力波場被分解為上行和下行波場分量。在一個實施方式中，通過將上行壓力波長分量Pup計算為來自框22的記錄的壓力傳感器信號Pree和來自框24的構(gòu) 建的垂直速度信號V/°n兩者的差的二分之一而確定壓力波場分解。那么上行壓力波場分 量量Pup也是來自框24的混合系數(shù)α的函數(shù)。下面用于確定上行壓力波場分量Pup的具 體實施方式將在通過參考圖4中所示的流程圖進行的論述中予以說明。在框26中，上行壓力波場分量Pup被重整為以下項的函數(shù)來自框22的記錄的 壓力傳感器信號Pre\來自框22的記錄的垂直速度傳感器信號Vzre\和來自框24的混合 系數(shù)α。這種重整將在下面通過參考圖5中的流程圖予以更詳細的論述。在框27中，來自框26的重整后的記錄的壓力傳感器信號項和記錄的垂直速度傳 感器信號項的誤差被傳播以確定上行壓力波場分量Pup中的誤差。這種傳播將在下面通過 參考圖5中的流程圖予以更詳細的論述。在框28中，混合系數(shù)α的值被確定，這使框27中的上行壓力波場分量Pup的誤 差最小化。用于確定在測量噪聲是唯一誤差源的情況下使誤差最小化的混合系數(shù)α的值 的具體實施方式
將在下面通過參考圖5所示的流程圖進行的論述中予以說明。這個具體 實施方式補充了上面在框26-28中的論述。在框29中，利用來自框28使誤差最小化的混合系數(shù)α的確定值重新計算框27 中的上行壓力波場分量Pup。圖3示出了說明用于確定計算的垂直速度信號V廣1的一種方法的流程圖。圖2 的框23和24中提到了這個具體方法。這個方法類似于上述US 7,359,283 B2號美國專利 中描述的方法。在框31中，獲得了記錄的壓力傳感器信號P㈣和記錄的垂直速度傳感器信號 W在正在說明的這個具體的2D實施方式中，記錄的壓力傳感器信號Pree(kx，zR, ω) 和記錄的垂直速度傳感器信號VzreIkx, zR, ω)由以下項給出水平波數(shù)kx、給定接收器 深度ZR和時間角頻率ω。在框32中，獲得了傳播介質(zhì)的密度P，對于牽引海洋地震拖纜來說，該介質(zhì)為 水。在框33中，對于縱測線垂直(X，ζ)平面中的傳播確定入射能量的垂直波數(shù)kz以 致
權(quán)利要求
1.一種用于衰減雙傳感器地震拖纜數(shù)據(jù)中的低頻噪聲的方法，包括 根據(jù)記錄的壓力傳感器信號確定計算的垂直速度傳感器信號；使用混合系數(shù)作為比例常量，將構(gòu)建的垂直速度傳感器信號確定為所述計算的垂直 速度傳感器信號和記錄的垂直速度傳感器信號的線性組合；作為所述混合系數(shù)的函數(shù)，上行壓力波場分量被確定為所述記錄的壓力傳感器信號 和所述構(gòu)建的垂直速度傳感器信號的差的二分之一；通過傳播所述記錄的壓力傳感器信號和構(gòu)建的垂直速度傳感器信號項中的誤差而確 定所述上行壓力波場分量中的誤差；以及確定最小化所述上行壓力波場分量中的誤差的混合系數(shù)的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定計算的垂直速度傳感器信號最初包括 確定接收器深度；以及獲得在所述接收器深度處的所述記錄的壓力傳感器信號和所述記錄的垂直速度傳感 器信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述壓力傳感器包括水聽器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述垂直速度傳感器包括垂直地震檢波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述確定計算的垂直速度傳感器信號進一步包括獲得傳播介質(zhì)的密度；根據(jù)時間角頻率、介質(zhì)中的傳播速度、以及水平波數(shù)確定垂直波數(shù)； 根據(jù)所述垂直波數(shù)和所述接收器深度確定壓力虛反射函數(shù)； 根據(jù)所述垂直波數(shù)和所述接收器深度確定垂直速度虛反射函數(shù)；以及 使用所述密度、垂直波數(shù)、壓力虛反射函數(shù)、以及所述垂直速度虛反射函數(shù)確定所 述計算的垂直速度傳感器信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述垂直波數(shù)kz在兩維的情況中通過應(yīng)用以下 公式而確定 其中ω是所述時間角頻率，c地震能量在所述介質(zhì)中的傳播速度，以及1是在縱測 線方向的水平波數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述垂直波數(shù)kz在三維中可應(yīng)用以下公式 c其中ω是所述時間角頻率，c是地震能量在所述介質(zhì)中的傳播速度，kx是在縱測線 方向的水平波數(shù)，ky是在橫測線方向的水平波數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述壓力虛反射函數(shù)&通過應(yīng)用以下公式而確定gp(zR, kz) = l-exp[-2ikzzR]其中kz是所述垂直波數(shù)而ZR是所述接收器深度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述垂直速度虛反射函數(shù)通過應(yīng)用以下公式而確定gp(zR, kz) = l+exp[_2ikzzR]。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中確定構(gòu)建的垂直速度傳感器信號V/°n包括應(yīng)用 以下公式
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中確定上行壓力波場分量使用所述密度和垂直波數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中確定所述上行壓力波場分量Pup包括應(yīng)用以下 公式
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定上行壓力波場分量中的誤差包括以所述記錄的壓力傳感器信號、所述記錄的垂直速度傳感器信號、以及所述混合系 數(shù)項重整所述上行壓力波場分量；傳播所述記錄的壓力傳感器信號以及記錄的垂直速度傳感器信號項中的誤差以獲得 所述上行壓力波場分量、所述記錄的壓力傳感器信號以及所述記錄的垂直速度傳感器信 號項中的方差；相對于所述混合系數(shù)微分所述方差；以及通過設(shè)置所述上行壓力波場分量的方差的導(dǎo)數(shù)為零而確定使所述上行壓力波場分量 的誤差最小化的所述混合系數(shù)的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中重整所述上行壓力波場分量包括應(yīng)用以下公式
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中傳播誤差以獲得方差包括應(yīng)用以下公式
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中確定使得所述上行壓力波場分量中的誤差最/J化的所述混合系數(shù)的值包括應(yīng)用以下公式
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中確定使得所述上行壓力波場分量中的誤差最小 化的所述混合系數(shù)的值包括應(yīng)用以下公式
18.一種用于衰減雙傳感器地震拖纜數(shù)據(jù)中低頻噪聲的方法，包括 根據(jù)記錄的壓力傳感器信號確定計算的垂直速度傳感器信號；使用混合系數(shù)作為比例常數(shù)，確定構(gòu)建的垂直速度傳感器信號為所述計算的垂直速 度傳感器信號和記錄的垂直速度傳感器信號的線性組合；作為所述混合系數(shù)的函數(shù)，下行壓力波場分量被確定為所述記錄的壓力傳感器信號 和所述構(gòu)建的垂直速度傳感器信號之和的二分之一；通過傳播所述記錄的壓力傳感器信號和構(gòu)建的垂直速度傳感器信號項中的誤差確定 所述下行壓力波場分量中的誤差；以及確定使所述下行壓力波場分量的誤差最小化的混合系數(shù)的值。
全文摘要
根據(jù)記錄的壓力傳感器信號確定計算的垂直速度傳感器信號(11)。使用混合系數(shù)作為比例常數(shù)，將構(gòu)建的垂直速度傳感器信號確定為在雙傳感器地震拖纜數(shù)據(jù)中的記錄的垂直速度傳感器信號和計算的垂直速度傳感器信號的線性組合(12)。作為該混合系數(shù)的函數(shù)，上行壓力波場分量被確定為記錄的壓力傳感器信號和構(gòu)建的垂直速度傳感器信號的差的二分之一(13)。通過傳播記錄的壓力傳感器信號和構(gòu)建的垂直速度傳感器信號項中的誤差來確定該上行壓力波場分量中的誤差(14)。確定該混合系數(shù)的值，這使得上行壓力波場分量中的誤差最小化(15)。
文檔編號G01V1/38GK102016643SQ200980116876
公開日2011年4月13日 申請日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日
發(fā)明者N·特恩布爾 申請人:Pgs地球物理公司