專利名稱：針對源分離的地震勘測優(yōu)化的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及針對源分離的地震勘測優(yōu)化。
背景技術：
地震勘探涉及為尋找碳氫化合物儲藏而勘測地下的地質構造。勘測典型地涉及在 預定的位置布置地震源和地震傳感器。所述源產(chǎn)生地震波，該地震波傳播到地質構造中，沿 其路線產(chǎn)生壓力變化和振動。地質構造的彈性屬性的變化使地震波散開，改變了它們的傳 播方向和其它屬性。由所述源發(fā)射出的部分能量到達地震傳感器。一些地震傳感器對壓力 變化敏感(水聽器)，其它地震傳感器對粒子運動敏感(例如，地震檢波器)，并且工業(yè)勘測 可以只布置一種類型的傳感器或者兩種都布置。響應檢測到的地震事件，傳感器產(chǎn)生電信 號，以產(chǎn)生地震數(shù)據(jù)。然后，對地震數(shù)據(jù)的分析可以指示存在或者不存在可能的碳氫化合物 儲藏位置。一些勘測稱為“海洋”勘測，因為它們是在海洋環(huán)境中進行的。但是，“海洋”勘測 不僅能在咸水環(huán)境下進行，而且也可以在淡水或者半咸水環(huán)境下進行。在稱為“拖曳陣列” 勘測的一種海洋勘測類型中，包含地震傳感器的拖纜和源的陣列被拖曳在勘測船后面。

發(fā)明內容
在本發(fā)明的一種實施方式中，一種技術包括確定表征地震勘測的至少一個參數(shù)， 在所述地震勘測中使多個發(fā)生干擾的地震源發(fā)射，而地震傳感器感測由地震源產(chǎn)生的能 量。參數(shù)的確定包括優(yōu)化該地震勘測，以便分離所感測到的對應于地震源的能量。在本發(fā)明的一種實施方式中，一種系統(tǒng)包括地震源和地震傳感器，所述地震傳感 器適于感測由地震源的發(fā)射所產(chǎn)生的能量。對該系統(tǒng)進行優(yōu)化，以便分離所感測到的對應 于地震源的能量。在本發(fā)明的又一種實施方式中，一種系統(tǒng)包括存儲器和處理器。所述存儲器存儲 指令，當所述指令被所述處理器執(zhí)行時，使所述處理器處理表征地震勘測的至少一個參數(shù)， 以便優(yōu)化地震勘測，從而分離所感測到的由多個發(fā)生干擾的地震源產(chǎn)生的能量。從以下附圖、描述和權利要求，本發(fā)明的優(yōu)點和其它特征將變得顯而易見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式基于海洋的地震獲取系統(tǒng)的示意圖。圖2、3和4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式設計地震勘測的技術的流程圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式、基于海洋的地震數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的實施方 式10。在系統(tǒng)10中，勘測船20在船20的后面拖曳一條或多條地震拖纜30(圖1中示出了一條示例拖纜30)。應當指出，拖纜30可以展開布置，其中多條拖纜30在相同的深度在大 致相同的平面中拖曳。作為另一個非限制性例子，拖纜可以在多個深度(例如以上/下分 布的形式)拖曳。地震拖纜30可以有幾千米長而且可以包含各種支持電纜(未示出)及可以用于 支持沿拖纜30的通信的配線和/或電路(未示出)?？偟膩碚f，每條拖纜30包括主線纜， 將記錄地震信號的地震傳感器安裝到該主線纜中。拖纜30包含地震傳感器58，依賴于本 發(fā)明的特定實施方式，地震傳感器58可以是獲取壓力數(shù)據(jù)的水聽器(作為一種非限制性例 子)或者多部件傳感器。對于其中傳感器58是多部件傳感器(作為另一種非限制性例子) 的本發(fā)明的實施方式，每個傳感器都能夠檢測壓力波場及與接近傳感器的聲學信號關聯(lián)的 粒子運動的至少一個分量。粒子運動的例子包括粒子移位的一個或多個分量、粒子速度的 一個或多個分量(縱測線(inline) (χ)、橫測線(crossline) (y)和垂直(ζ)分量(例如，見 軸59))和粒子加速度的一個或多個分量。依賴于本發(fā)明的特定實施方式，多部件地震傳感器可以包括一個或多個水聽器、 地震檢波器、粒子移位傳感器、粒子速度傳感器、加速計、壓力梯度傳感器或者其組合。例如，根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，特定的多部件地震傳感器可以包括用于測量 壓力的水聽器和用于測量傳感器附近的粒子速度和/或加速度的三個對應正交分量的三 個正交對準的加速計。應當指出，依賴于本發(fā)明的特定實施方式，多部件地震傳感器可以實 現(xiàn)為單個設備(如圖1所示)或者可以實現(xiàn)為多個設備。特定的多部件地震傳感器還可以 包括壓力梯度傳感器，所述壓力梯度傳感器構成了另一種類型的粒子運動傳感器。每個壓 力梯度傳感器測量在特定點處、關于特定方向的壓力波場的變化。例如，一個壓力梯度傳感 器可以獲得指示在特定點的關于橫測線方向的壓力波場的偏導數(shù)的地震數(shù)據(jù)，而另一個壓 力梯度傳感器可以獲得在特定點的指示關于縱測線方向的壓力數(shù)據(jù)的地震數(shù)據(jù)。海洋地震數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)10包括地震源40(圖1中示出了兩個示例地震源40)，例 如氣槍，等等。在本發(fā)明的一些實施方式中，地震源40可以耦合到勘測船20，或者被其拖 曳。另選地，在本發(fā)明的其它實施方式中，地震源40可以獨立于勘測船20運行，其中地震 源40可以耦合到其它的船或者浮標，這只是舉了一些例子。當?shù)卣鹜侠|30被拖曳在勘測船20后面時，通常被稱為“射擊”的聲學信號42 (圖 1中示出了示例聲學信號42)由地震源40產(chǎn)生，并向下通過水柱44引導到水底面M之下 的地層62和68中。聲學信號42從各種地下的地質構造(例如圖1中所示的示例地質構 造65)反射。由源40產(chǎn)生的入射聲學信號42產(chǎn)生對應的反射聲學信號，或者壓力波60，該信號 被地震傳感器58感測。應當指出，被地震傳感器58接收和感測的壓力波包括無反射地傳 播到傳感器58的“上行”壓力波及由壓力波60從空氣-水邊界31反射產(chǎn)生的“下行”壓 力波。地震傳感器58產(chǎn)生稱為“軌跡(trace)，，的信號(例如，數(shù)字信號)，該信號指示 所獲得的壓力波場和粒子運動的測量結果。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，軌跡被記錄并可 以至少部分地被布置在勘測船20上的信號處理單元23處理。例如，特定的地震傳感器58 可以提供軌跡，該軌跡對應于由其水聽器的對壓力波場進行的測量結果；而且(依賴于本 發(fā)明的特定實施方式)傳感器58可以提供對應于粒子運動的一個或多個分量的一個或多個軌跡。地震獲取的目的是建立勘測區(qū)域的圖像，以便識別地下的地質構造，例如示例地 質構造65。對圖像的后續(xù)分析可以揭示地下地質構造中碳氫化合物儲藏的可能位置。依 賴于本發(fā)明的特定實施方式，對圖像的部分分析可以在地震勘測船20上執(zhí)行，例如通過信 號處理單元23執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的其它實施方式，所述圖像可以由地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來處 理，其中地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以例如位于陸地上或者船20上。因此，許多變化都是可能的， 而且都在所附權利要求的范圍之內。特定的地震源40可以由地震源元件(例如氣槍)的陣列形成，這些元件可以布置 在陣列的各行(例如，槍的行)中。另選地，特定的地震源40可以由陣列中的一個或者預 定數(shù)量的氣槍形成，也可以由多個陣列形成，等等。不管地震源的特定組成如何，源都可以 在勘測過程中以特定的時間序列發(fā)射。在獲取地震數(shù)據(jù)時有許多的物理約束，例如記錄長度與獲取效率的關系。更具 體而言，由地震傳感器感測到的、由于地震源的給定發(fā)射或者“射擊”所造成的能量一般 是在以下的時間間隔記錄的，所述時間間隔從射擊發(fā)生的時間開始，并在下次射擊發(fā)生的 時間稍前一點結束。為了提高效率，例如在1999年7月13日發(fā)布且標題為“METH0DSF0R ACQUIRING AND PROCESSING SEISMIC DATA” 的美國專利 No. 5，9 , 049 中所公開的技術允 許多個地震源同時發(fā)射，并且基本上允許同時記錄多于一個的記錄。因此，地震源40可以按一定順序發(fā)射，使得多個地震源40可以同時或者在短時間 間隔內幾乎同時發(fā)射，從而由地震傳感器58感測到的合成能量包含來自多于一個的地震 源40的顯著量的能量。換句話說，地震源彼此干擾，使得合成能量信號不容易分離成歸屬 于特定地震源的信號。但是，源分離技術可以用來處理所獲得的地震數(shù)據(jù)，以便形成每個 都與一個地震源40關聯(lián)的數(shù)據(jù)集，使得每個數(shù)據(jù)集都理想地指示合成地震能量信號中歸 屬于關聯(lián)地震源40的分量。源分離一般并不完美，使得一些感測到的能量(稱為“殘余能 量”)最終不能歸屬到任何一個地震源，并且一些感測到的能量(稱為“泄漏能量”)可能被 分離處理歸屬到錯誤的地震源。地震勘測具有多個特征參數(shù)，這些參數(shù)影響源分離的質量。更具體而言，例如支配 地震源發(fā)射的定時序列、源的幾何結構(例如，氣槍的橫測線和縱測線間距)和接收器的幾 何結構(作為例子，分布的類型，以及地震傳感器58的橫測線和縱測線間距)的這類參數(shù)， 可能影響源能量多有效地分開。根據(jù)在此描述的本發(fā)明的實施方式，在圖2中所示的技術 150用于設計地震勘測的目的。參考圖2，根據(jù)技術150，設計地震勘測(塊154)，其中使多 個發(fā)生干擾的地震源發(fā)射。為了分離感測到的與地震源對應的源能量，對獲取的數(shù)據(jù)進行 處理。根據(jù)技術150的塊158，優(yōu)化地震勘測，以便分離源能量。換句話說，技術150包括為 了優(yōu)化源分離而確定勘測的一個或多個參數(shù)。如在此進一步描述的，優(yōu)化的勘測參數(shù)可以是與地震源的幾何結構相關的參數(shù)， 例如地震源的個數(shù)、橫測線源間隔、縱測線源間隔、具體的源位置，等等；接收器幾何結構； 地震源相對于彼此發(fā)射的時間(即，源發(fā)射的定時序列)；源發(fā)射的定時序列和頻率之間的
關系；等等。盡管作為例子在此描述了拖曳的海洋地震勘測，但是應當理解，在此描述的技術 和系統(tǒng)還可以同樣地應用到任何其它類型的具有發(fā)生干擾的地震源的勘測，例如非拖曳的海洋勘測、基于陸地的勘測、基于海底線纜的勘測、震動源勘測，等等。例如，根據(jù)本發(fā)明的 其它實施方式，例如震動源勘測的源頻率、源振幅和源發(fā)射定時序列的這類參數(shù)可以針對 源分離而進行優(yōu)化。作為另一個例子，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，為了優(yōu)化其中地震源和/或地震傳感 器可以設置于井孔中的鉆孔勘測系統(tǒng)，可以應用在此描述的系統(tǒng)和技術。因此，許多變化都 是預期的，并且在所附權利要求的范圍之內。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式用于設計地震勘測的系統(tǒng)200。依賴于本 發(fā)明的特定實施方式，系統(tǒng)200可以由在基于一個或多個處理器的系統(tǒng)上執(zhí)行的軟件單獨 實施，或者可以作為軟件和硬件的組合來實施。當勘測的地況已知(例如，已經(jīng)從先前勘測 的結果獲知的地況)或者至少在可以確定對勘測的地況的合理估計時，可以使用系統(tǒng)200。 例如，根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，系統(tǒng)200可以基于ID估計來使用，其中ID估計假設地 況僅僅在垂直方向變化而不在水平方向變化。為了針對源分離而優(yōu)化勘測參數(shù)，系統(tǒng)200包括應用數(shù)字處理技術的基于計算機 的模擬器220。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，基于計算機的模擬器220執(zhí)行蒙 特卡羅模擬，該模擬基于隨機或者偽隨機產(chǎn)生的輸入來對勘測系統(tǒng)建模。但是，模擬和輸入 可能受到各種約束。因此，為了確定用于源分離的最優(yōu)勘測參數(shù)，例如發(fā)射時間、源幾何結 構、接收器幾何結構(即，地震傳感器的幾何結構)等這類參數(shù)都可以在預定的范圍內隨機 地或者偽隨機地變化。更具體而言，如作為例子在圖3中所描述的，基于計算機的模擬器220可以接收指 示勘測的地況的數(shù)據(jù)216及分別指示源幾何結構、接收器幾何結構和發(fā)射時間的數(shù)據(jù)214、 215和218。應當指出，依賴于本發(fā)明的特定實施方式，源幾何結構數(shù)據(jù)214、接收器幾何結 構數(shù)據(jù)215和發(fā)射時間數(shù)據(jù)218可以分別由隨機、偽隨機或者不隨機的源幾何結構206、接 收器幾何結構205和源發(fā)射時間204發(fā)生器產(chǎn)生。因此，根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，發(fā)生 器204、205和206可以產(chǎn)生預定范圍之內隨機的源幾何結構、接收器幾何結構和發(fā)射時間。依賴于本發(fā)明的特定實施方式，產(chǎn)生源幾何結構、接收器幾何結構和發(fā)射時間的 方式可以變化。作為例子，在確定最優(yōu)的發(fā)射時間時源和接收器幾何結構可以保持恒定；源 幾何結構、接收器幾何結構和發(fā)射時間可以同時隨機變化；在確定最優(yōu)的源幾何結構參數(shù) 時發(fā)射時間和接收器幾何結構可以保持恒定；等等。因此，許多變化都是預期的，并在所附 權利要求的范圍之內?；谟嬎銠C的模擬器220產(chǎn)生合成數(shù)據(jù)集224，該數(shù)據(jù)集是預測為實際勘測中要 由地震傳感器獲取的地震數(shù)據(jù)集，其中勘測是由當前的勘測地況和作為輸入被基于計算機 的模擬器220接收的勘測參數(shù)定義的。合成數(shù)據(jù)集2M指示預測的所感測的由發(fā)生干擾的 地震源40產(chǎn)生的合成能量信號。基于合成數(shù)據(jù)集224，系統(tǒng)200的源能量分離器230產(chǎn)生 多個數(shù)據(jù)集，每個數(shù)據(jù)集都歸屬于一個特定的地震源。應當指出，源能量分離器230可以采用數(shù)值反演(inversion)算法(通過在計算 機上執(zhí)行的指令來執(zhí)行)，該算法涉及線性系統(tǒng)的反演(作為非限制性例子)。源能量分離 可能不能夠將所有的能量都歸屬到地震源中的一個，這意味著由源能量分離器230進行的 處理會產(chǎn)生殘余能量。而且，存在泄漏能量，這是由一個地震源產(chǎn)生但被分離處理歸屬到不 同地震源的能量。從數(shù)學上講，如果所記錄的數(shù)據(jù)是d = C^d2，且所估計的數(shù)據(jù)是d/和d2’，則殘余是Cl1，+d2，-d ；對于地震源S1泄漏是Cl1，-Cl1 ；對于地震源S2泄漏是d2，-d2。因此，殘余和泄漏能量指示源分離中的誤差程度，理想地，殘余和泄漏能量為零， 因為，理想地，所有感測到的能量都在地震源之間劃分并正確地劃分到各地震源。因此，根 據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，當?shù)卣鹂睖y由最小化殘余和泄漏能量或者至少產(chǎn)生低于所選閾 值的殘余和泄漏能量的一組參數(shù)表征時，發(fā)生地震勘測的優(yōu)化。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，系統(tǒng)200的控制器240從源能量分離器230接收指示殘 余能量的數(shù)據(jù)234。控制器240 (作為非限制性例子，通過改變源發(fā)射時間或者源幾何結構) 改變一個或多個勘測參數(shù)，直到基于殘余能量數(shù)據(jù)234和泄漏能量數(shù)據(jù)235，控制器240確 定這些能量已經(jīng)被充分地最小化了。例如，控制器240可以繼續(xù)運行接收器幾何結構205、 源幾何結構206和發(fā)射時間204的發(fā)生器，控制器240可以改變輸入范圍，控制器240可以 保持一些輸入恒定而改變其它輸入，等等。一旦控制器240確定殘余和泄漏能量已經(jīng)充分 地最小化了，控制器240就提供指示最優(yōu)勘測參數(shù)的數(shù)據(jù)244。在一些情況下，勘測的地況可能是未知的或者可能無法獲得對地況的可靠估計。 對于這種情況，基于表征勘測系統(tǒng)的線性系統(tǒng)，可以對勘測參數(shù)進行優(yōu)化以用于源能量分 離。作為更具體的例子，參考圖4，根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，優(yōu)化勘測參數(shù)的技術250包 括將地震數(shù)據(jù)集建模(塊254)成可以從由勘測的地況與勘測的參數(shù)表征的線性系統(tǒng)確定。 每個數(shù)據(jù)集與感測到的唯一地歸屬于不同地震源的能量關聯(lián)。該線性系統(tǒng)可以針對地震數(shù) 據(jù)集進行反演。根據(jù)塊258，通過最大化用于數(shù)據(jù)集恢復的反演的精度，對勘測參數(shù)進行優(yōu) 化以用于源分離。作為更具體的例子，根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，源顫振(即，利用其中源發(fā)射時 間彼此之間有輕微偏移的源發(fā)射定時序列)可以用于使發(fā)生干擾的地震源的分離，如在 2007 年 12 月洸提交且標題為 “SEPARATING SEISMIC SIGNALS PRODUCED BYINTERFERING SEISMIC SOURCES”的美國專利申請序列No. 11/964，402(律師卷號57. 0820)中所描述的， 該申請的全部內容通過引用包含于此。為了將所感測到的合成能量信號分解成每個都唯一 地與特定地震源關聯(lián)的信號，線性算子變換可以在勘測系統(tǒng)的模型中使用。為了從源分離 的角度確定最優(yōu)的勘測設計，該系統(tǒng)矩陣的可逆性(irwertablity)被最大化。更具體而言，地震數(shù)據(jù)(在此被稱為“地震數(shù)據(jù)向量d”)被認為是由于N個(S卩，多 個)地震源的發(fā)射而由地震傳感器獲取的。因此，地震源的同時或者幾乎同時發(fā)射造成來 自所有這些發(fā)射的重要能量都存在于地震數(shù)據(jù)向量d中。描述影響源能量的地況的模型與 描述源機制的物理性質的線性算子、波傳播和勘測幾何結構關聯(lián)。于是，地震數(shù)據(jù)向量d可 以表征為該模型與線性算子的函數(shù)。因此，理論上，該函數(shù)可以對模型聯(lián)合反演(invert)，
這允許將地震數(shù)據(jù)向量d分離成N個地震數(shù)據(jù)集屯、d2、d3.....dN，使得每個數(shù)據(jù)集都唯一
地歸屬于一個地震源。換句話說，每個數(shù)據(jù)集都代表所感測到的合成能量信號的一個分量， 該分量唯一地歸屬于一個地震源。作為更具體的例子，假設地震數(shù)據(jù)向量d是由于稱為“S/’和"S2”的兩個地震源幾 乎同時發(fā)射而獲取的。對于這個例子，地震源S1和&根據(jù)一個定時序列發(fā)射，該定時序列 可以基于預定的定時模式或者可以基于隨機或偽隨機的時間。不管具體的定時方案如何， 對這個例子假設對于所有軌跡地震源S1都是在地震源&之前發(fā)射的，而且還假設軌跡的零 時刻對應于S1的發(fā)射時間。因此，軌跡的零時刻在"S1的時間”中。對地震源S1和&的偏移或者向量，分別稱為“X1”和“X2”。地震源&的定時延遲，標記為“t”，對于每條軌跡都是 已知的。對這個例子，假設軌跡的集合使得t的值為隨機的。在實踐中，對CMP、接收器或者 共同的偏移集合來說，情況就是這樣。為了簡化這種討論，假設每個集合中的軌跡可以分別 利用稱為"X1i”和“X2/’的標量關于地震源S1和地震源&定位。在這種標記法中，下標“i” 指示集合中的軌跡編號。作為更具體的例子，對于CMP集合，“χ1/’可以是相對于地震源S1 的標量偏移，而且這些量在下面都稱為偏移。類似地，“、”指示對于第i條軌跡的定時延 遲。對地震源S1所記錄的能量可以通過向稱為“m/’的未知模型施加稱為“L/’的線性 算子(該算子代表地震源S1的物理性質，與源S1關聯(lián)的波傳播和與地震源S1關聯(lián)的勘測 幾何結構)來建模，其中“m/’描述了影響從地震源S1傳播的能量的地況。模型HI1對模型 空間中的每個參數(shù)包含一個元素。一般來說，模型空間可以通過慢度(slowness)或者其平 方來參數(shù)化，這分別對應于線性或者雙曲線/拋物線Radon變換。線性算子L1是對于源S1 的偏移、表征模型空間的參數(shù)和時間或頻率的函數(shù)。地震數(shù)據(jù)向量Cl1對每條軌跡都包含一 個元素(在每個時間或者頻率)，而且是地震數(shù)據(jù)d中與地震源S1關聯(lián)的分量。換句話說， 地震數(shù)據(jù)向量Cl1表示歸屬于地震源S1的數(shù)據(jù)集。地震數(shù)據(jù)向量Cl1可以如下描述Cl1 = L1Hi1公式 1與地震源&關聯(lián)的能量在地震數(shù)據(jù)向量d中不連貫地出現(xiàn)。但是，該能量與連貫 的數(shù)據(jù)集相關，其中，通過對軌跡應用時間偏移ti;地震源&的發(fā)射時間是在時間零(即， 地震源&時間)。稱為“D2”的對角線線性算子可以用于描述這些時間偏移，使得地震數(shù)據(jù) 向量d中與地震源&關聯(lián)且稱為“d2”的分量可以如下描述d2 = D2L2Hi2 公式 2在公式2中，稱為"L2”的線性算子表示地震源&的物理性質，與地震源&關聯(lián)的 波傳播和與地震源&關聯(lián)的勘測幾何結構。而且，在公式2中，稱為“m2”的模型描述了影 響從地震源&傳播的能量的地況。由地震傳感器記錄的合成地震能量信號歸屬于地震源S1和&。因此，地震數(shù)據(jù)向 量d(即，所記錄的數(shù)據(jù))是地震數(shù)據(jù)向量Cl1和d2的組合，如下所述d = Cl^d2公式 3由于公式1、2和3中的關系，地震數(shù)據(jù)向量d可以表示為如下的線性系統(tǒng)
mI
公式4 d = [L1 D2L2.
W1因此，公式4可以利用如最小二乘方算法的標準技術對模型向量m(即，Oii1 ;m2)) 求解；并且，在知道模型向量m之后，公式1和2可以應用模型Hi1和m2，以便將地震數(shù)量向 量d分離成地震數(shù)據(jù)向量Cl1和d2，即，分離成指示歸屬于每個地震源的測量結果的數(shù)據(jù)集。公式4可以在頻率(ω)域中反演。在那種情況下，(D2)jk = MpGicotj) δ jk且 (Ls) Jk = exp (- ω tsJk)，其中t、是在與&關聯(lián)的模型空間中與偏移力和用于第k條軌道 的參數(shù)關聯(lián)的時間偏移。對于由慢度參數(shù)化的線性fcidon變換psk，tsjk = XsjPV對于由曲
率參數(shù)化的拋物線fcidon變換qsk，ts1k = (Xs1)V
k，L jk νΛ j/ 4 k°
8
以上描述的源分離技術的成功依賴于用于分離與兩個源關聯(lián)的能量的變換的能 力。不像Radon變換的大多數(shù)應用那樣，成功不依賴于將對于正確模型參數(shù)的能量聚集到 Hi1或者m2中的能力。當隨機或者偽隨機的時間延遲用在源發(fā)射之間時，用于兩個模型域的 基本函數(shù)(〖\和tj+tsjk)是非常不同的，而且這實現(xiàn)了源的極其有效的分離。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，為了優(yōu)化勘測以便分離源，確定最大化矩陣L= [L1 D2L2] (見公式4)的可逆性的勘測參數(shù)。應當指出，如本領域技術人員可以認識到的，矩陣可逆 性的程度可以由例如評估赫賽函數(shù)(Hessian)、矩陣的條件數(shù)、矩陣的稀疏程度和矩陣的特 征值分布這樣的技術來評估。因此，最優(yōu)的勘測參數(shù)(源發(fā)射的定時序列、源幾何結構，等 等)是最大化矩陣可逆性的參數(shù)。應當指出，使L可逆對于優(yōu)化而言是足夠的，但不是必需的。如果L是可逆的，則
d = Lm可以對m進行求解，其中
m=
mI ^m 2
但是Hl1和Hl2不需要明確地重新獲得。如由公式
1和2給出的，重新獲得Cl1和d2就足夠了?？梢灾匦芦@得“錯誤的”Hi1和m2，但是重新獲得 正確的Cl1和d2。假如HI1建模了與地震源S1關聯(lián)的所有能量，而m2建模了與地震源&關聯(lián) 的所有能量，等等，即使它在模型中處于錯誤的位置，也會發(fā)生這種情況?？傮w上說，最大化 L的可逆性是重要的。 從數(shù)學上講，如果M定義為
Mj
M
2 J
即L的通用逆，則&
，Ui,
的估計如下
L1 0 YMj
O D2L2
J\
M2
(L1 m} +D2 L2 公式 5 數(shù)據(jù)Cl1被認為具有L1Hi1的形式等，因此M1和M2滿足以下關系
Li m}
L1MjL1
L1M1D2L2
D2L2 m2 J [D2L2M2Lj D2L2M2D2L2 j
或者
fLl(MlLl-I) D2L2M2L1
Jn 2 j
公式6
LjMlD2L2 D2L2(M2D2L2-I)
V
mI m2j
公式7公式7 對于所有的 Hi1 和 m2 都滿足，因此 L1 (M1L1-I) = 0、L1M1D2L2 = 0、D2L2M2L1 = 0且D2L2 (M2D2L2-I) =0，其中“I”代表單位矩陣。這比使M成為L的逆更通用且更容易，其 中使M成為L的逆需要M1L1 = KM1D2L2 = (KM2L1 = 0和M2D2L2 = I。例如，M1D2L2需要在L1 的零空間中，但不需要為零。盡管通過例子在此描述了線性系統(tǒng)，但是應當指出，根據(jù)本發(fā)明的其它實施方式， 勘測可以利用非線性系統(tǒng)進行優(yōu)化以用于源分離。參考圖5，根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，為了優(yōu)化地震勘測以便分離源，數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)320可以執(zhí)行在此所公開的一種或多種技術的至少一些部分。根據(jù)本發(fā)明的一些實施 方式，系統(tǒng)320可以包括處理器350，例如一個或多個微處理器和/或微控制器。依賴本發(fā) 明的特定實施方式，處理器350可以位于拖纜30上(圖1)、位于船20上或者位于基于陸地 的處理設施上(作為例子)。為了接收如所獲得的地震數(shù)據(jù)、地況測量數(shù)據(jù)、地況估計數(shù)據(jù)、指示對勘測參數(shù)的
9約束的勘測數(shù)據(jù)、勘測參數(shù)的范圍等的這類數(shù)據(jù)，處理器350可以耦合到通信接口 360。根 據(jù)在此描述的本發(fā)明的一些實施方式，當執(zhí)行存儲在地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)320的存儲器中的 指令時，處理器350可以實施在圖3中所示的一個或多個處理塊或者可以幫助執(zhí)行圖2和 4中所示的一個或多個處理步驟。作為例子，通信接口 360可以是通用串行總線(USB)接口、網(wǎng)絡接口、可移除介質 (例如閃存卡、CD-ROM，等等)接口或者磁存儲器接口(IDE或者SCSI接口，作為例子)。因 此，依賴于本發(fā)明的特定實施方式，通信接口 360可以采取多種形式。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，通信接口 360可以耦合到系統(tǒng)320的存儲器340并 且可以存儲例如在確定最優(yōu)勘測數(shù)據(jù)中所涉及的各種輸入和/或輸出數(shù)據(jù)集。根據(jù)本發(fā)明 的一些實施方式，存儲器340可以存儲程序指令344，當程序指令344被處理器350執(zhí)行時， 程序指令344可以使處理器350執(zhí)行在此所公開的一種或多種技術和系統(tǒng)的各種任務，其 中的技術和系統(tǒng)例如技術150或250和系統(tǒng)200，并在系統(tǒng)320的顯示器(在圖5中未示 出)上顯示通過該技術/系統(tǒng)所獲得的結果。其它實施方式也在所附權利要求的范圍之內。例如，盡管以上已經(jīng)描述了拖曳的 基于海洋的地震獲取系統(tǒng)，但是，在此描述的優(yōu)化勘測以進行源分離的技術和系統(tǒng)也可以 同樣地應用到其它類型的地震獲取系統(tǒng)。作為非限制性的例子，在此描述的技術和系統(tǒng)可 以應用到基于海床、鉆孔和陸地的地震獲取系統(tǒng)。因此，依賴于本發(fā)明的特定實施方式，地 震傳感器和源可以是固定的或者可以被拖曳。作為本發(fā)明其它實施方式的附加例子，除以上描述那些之外的技術也可以用于優(yōu) 化勘測以進行源分離。作為例子，如本領域技術人員可以認識到的，在本發(fā)明的其它實施方 式中，如遺傳算法、模擬退火算法、最速下降算法或共軛梯度算法這樣的技術可以用于確定 最優(yōu)的勘測參數(shù)。盡管本發(fā)明已經(jīng)關于有限數(shù)量的實施方式進行了描述，但是受益于本公開內容的 本領域技術人員將認識到根據(jù)其進行的多種修改和變化。希望所附權利要求覆蓋屬于本發(fā) 明真正主旨和范圍類的所有這類修改和變化。
權利要求
1.一種方法，包括確定地震勘測的至少一個特征參數(shù)，其中使多個地震源發(fā)射并且地震傳感器感測由所 述地震源產(chǎn)生的能量，所述確定包括優(yōu)化所述地震勘測，以便分離所感測到的與地震源對 應的能量。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述優(yōu)化的動作包括 優(yōu)化支配所述地震源發(fā)射的定時序列；或者優(yōu)化所述地震源的幾何結構；或者 優(yōu)化所述地震傳感器的幾何結構。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述優(yōu)化的動作包括優(yōu)化所述地震源或者所述地震 傳感器的縱測線間隔或者橫測線間隔。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述地震勘測包括震動源勘測、海洋勘測、拖曳勘測 或者鉆孔勘測。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述優(yōu)化包括 確定與勘測關聯(lián)的地況；基于所確定的地況，預測勘測中要由地震傳感器獲得的數(shù)據(jù)集；基于預測的數(shù)據(jù)集，確定在能量分離之后不與地震源中任何一個關聯(lián)的殘余能量；基于預測的數(shù)據(jù)集，確定與錯誤地震源關聯(lián)的泄漏能量；以及確定所述至少一個參數(shù)，以最小化所述殘余能量和所述泄漏能量。
6.如權利要求5所述的方法，其中所確定的地況包括估計的地況。
7.如權利要求5所述的方法，其中所確定的地況包括從勘測確定的地況。
8.如權利要求1所述的方法，其中所感測到的能量是通過針對地震數(shù)據(jù)集反演線性系統(tǒng)公式來分離的，每個數(shù)據(jù)集歸屬 于一個源，以及所述優(yōu)化的動作包括確定所述至少一個參數(shù)，以最大化數(shù)據(jù)集反演的準確度。
9.如權利要求8所述的方法，其中所述確定所述至少一個參數(shù)的動作包括確定矩陣的 條件數(shù)、稀疏程度或者特征值分布。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述優(yōu)化的動作包括將地震勘測建模為非線性系統(tǒng)。
11.一種系統(tǒng)，包括 地震源；及地震傳感器，適于感測由所述地震源發(fā)射而產(chǎn)生的能量， 其中，使用如權利要求1-10中所述的方法對該系統(tǒng)進行優(yōu)化以執(zhí)行勘測。
12.如權利要求11所述的系統(tǒng)，還包括 拖曳所述地震傳感器和所述地震源的船。
13.一種系統(tǒng)，包括 存儲指令的存儲器；以及執(zhí)行所述指令的處理器，所述指令執(zhí)行如權利要求1-10中所述的方法，以便優(yōu)化地震 勘測，從而分離由發(fā)生干擾的地震源產(chǎn)生的能量。
全文摘要
一種技術，包括確定表征地震勘測的至少一個參數(shù)，在地震勘測中使多個發(fā)生干擾地震源發(fā)射且地震傳感器感測由所述地震源產(chǎn)生的能量。參數(shù)的確定包括優(yōu)化該地震勘測，以便分離所感測到的與地震源相對應的能量。
文檔編號G01V1/16GK102138082SQ200980133743
公開日2011年7月27日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權日2008年7月16日
發(fā)明者C·J·貝斯利, I·穆爾, 小W·H·德拉戈塞特 申請人:格庫技術有限公司