專利名稱：用于在震源虛反射去除之后確定源特征波形的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在震源虛反射(source ghost)去除之后確定源特征波形(source signature)的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
在石油和煤氣(oil and gas)工業(yè)中，地球物理勘探通常被用來幫助對地下地球形成的搜索和評估。地球物理勘探技術得出地球的地下結構的知識，所述地球的地下結構的知識對于找到并提取有價值的礦產資源、特別是諸如石油和天然氣之類的碳氫化合物沉積物是有用的。眾所周知的地球物理勘探技術是地震勘測。在基于陸地的地震勘測中，地震信號在地球的表面上或者在地球的表面附近被生成，并且接著向下行進到地球的地下層面(subsurface)中。在海洋地震勘測中，地震信號也可以向下行進穿過覆蓋在地球的地下層面上面的水體。地震能量源被用來生成地震信號，所述地震信號在傳播到地球中之后至少部分地由地下的地震反射面(reflector)所反射。這樣的地震反射面一般是在具有不同的彈性、特別是聲波速度和巖石密度的地層之間的界面，所述不同的彈性導致了界面處的聲阻抗的差異。被反射的地震能量由在地球的表面處或在地球的表面附近、在覆蓋在上面的水體中或者在鉆孔中的已知深度處的地震傳感器(也被叫做地震接收器)檢測到。地震傳感器根據所檢測到的地震能量生成信號(一般為電信號或光信號)，所述所檢測到的地震能量被記錄用于進一步處理。用于在陸地地震勘測中生成地震信號的適當的震源可以包括爆炸物或振動器。海洋地震勘測一般采用浸入式震源(submerged seismic source),所述浸入式震源由船只拖曳并且周期性地被激活來生成聲波場(acoustic wavefield)。生成波場的震源可以具有數個類型，其包括少量炸藥、電火花或電弧、海洋振動器以及一般地包括槍。震源槍可以是水槍、蒸汽槍以及最一般地是氣槍。一般地，海洋震源不包括單個源元件，而是包括在空間上分布的源元件陣列。該布局 對于氣槍是特別正確的，其中所述氣槍當前是海洋震源的最常見的形式。 適當類型的地震傳感器一般包括(特別是在土地勘測中的)質點振速傳感器(particle velocity sensor)和(特別是在海洋勘測中的)水壓傳感器。有時,質點位移傳感器、質點加速傳感器或壓力梯度傳感器代替質點振速傳感器或者除了質點振速傳感器之外被使用。質點振速傳感器和水壓傳感器在現(xiàn)有技術中通常被分別稱為地震檢波器和水聽器。地震傳感器可以單獨地被部署，但是更常見地被部署成傳感器陣列。另外，壓力傳感器和質點運動傳感器可以在海洋勘測中被部署在一起，成對地或者成陣列對地被并置。在一般的海洋地震勘測中，地震勘測船(一般以約5海里)在水表面上行進，并且包含地震采集設備，諸如包含導航控制設備、震源控制設備、地震傳感器控制設備和記錄設備。震源控制設備引起在水體中由地震船所拖曳的震源以所選擇的次數致動(激活通常被稱為“激發(fā)(shot)”)。地震拖纜(streamer)(也被叫做地震電纜)是拉長的電纜似的結構，所述拉長的電纜似的結構在水體中由拖曳震源的地震勘測船拖曳或者由另一地震勘測船拖曳。一般地，多個地震拖纜被拖曳在地震船后面。地震拖纜包含傳感器，以檢測被反射的波場，其中所述被反射的波場由震源發(fā)起并且從反射界面返回。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的方面，提供有一種用于對地球的地質情況進行繪制的方法。所述方法包括:獲得地震數據，所述地震數據通過使用包括多個地震子源的震源被采集，其中所述多個地震子源在水體中被部署在多個深度處并且在不同的時間延遲的情況下被激活；確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形；根據針對在多個深度中的每個處和在不同的時間延遲下的多個地震子源的遠場特征波形確定震源的復合的無虛反射的遠場特征波形；以及通過使用震源的復合的無虛反射的遠場特征波形來從地震數據中去除源響應。根據本發(fā)明的另一方面，提供有一種用于對地球的地質情況進行繪制的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:震源，所述震源包括多個地震子源，其中所述多個地震子源在水體中被部署在多個深度處并且在不同的時間延遲的情況下被激活，所述震源被用來采集地震數據；以及可編程的計算機。所述可編程的計算機被用來執(zhí)行至少下面的:確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形；根據針對在多個深度中的每個處和在不同的時間延遲下的多個地震子源的遠場特征波形確定震源的復合的無虛反射的遠場特征波形；以及通過使用震源的復合的無虛反射的遠場特征波形來從地震數據中去除源響應。根據本發(fā)明的又一方面，提供有至少一個計算機可讀介質，所述至少一個計算機可讀介質具有被存儲在其上的計算機程序。所述程序具有在工作中引起至少一個可編程的計算機執(zhí)行包括如下內容的方法的邏輯:獲得地震數據，所述地震數據通過使用地震子源被采集，其中所述地震子源在水體中被部署在多個深度處并且在不同的時間延遲的情況下被激活；確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形；根據針對在多個深度中的每個處的多個地震子源和不同的時間延遲的遠場特征波形確定震源的復合的無虛反射的遠場特征波形；以及通過使用震源的遠場特征波形來從地震數據中去除源響應。


參照下面的詳細描述以及所附的圖，本發(fā)明及其優(yōu)點可以更容易地被理解，在所述圖中:
圖1是可以與根據本發(fā)明的地震數據處理方法一起被使用的用于采集地震數據的系統(tǒng)的圖示；
圖2是圖示了用于對地球的地質情況進行繪制的方法的例子實施例的流程 圖3是圖示了用于確定遠場特征波形的方法的例子實施例的流程 圖4是圖示了用于從地震數據中去除源響應(source response)的方法的例子實施例的流程 圖5是圖示了用于從地震數據中去除接收器虛反射(receiver ghost)的方法的例子實施例的流程圖；并且
圖6是通過例子圖示了可以與根據本發(fā)明的地震數據處理方法一起被使用的許多不同類型的計算機系統(tǒng)中的一個的圖示。雖然本發(fā)明將連同其優(yōu)選實施例被描述，但是將理解的是，本發(fā)明并不限于這些優(yōu)選實施例。相反，本發(fā)明意圖覆蓋可以被包括在本發(fā)明的如由所附的權利要求書限定的范圍內的所有替換方案、修改和等同物。
具體實施例方式圖1是可以與根據本發(fā)明的地震數據處理方法一起被使用的用于采集地震數據的示例性系統(tǒng)的圖示。在各種實施例中，為了圖示的簡單，單個地震傳感器電纜(也被叫做地震拖纜)或者單個海底電纜被示出。一個電纜的這個圖示僅僅意欲更清楚地證明本發(fā)明的原理，并且并不意圖作為本發(fā)明的限制。在圖1中，地震采集系統(tǒng)概括地被指定為100。地震船101被部署(dispose)在水體102中，并且攜帶用于導航、地震源控制和地震傳感器記錄的設備103。地震船101或者另一地震船(未示出)拖曳震源104穿過在水的表面105以下的水體102。震源104包括任何適當類型的源(一般為成陣列的源)。在圖1中所圖示的震源104包括被定位在不同深度處的多個子源104。兩個子源被示出，但是在地震采集系統(tǒng)100中所圖示的地震子源104的配置并不意圖是本發(fā)明的限制。在一個實施例中,地震船101或另一服務船(service vessel)(未示出)拖曳地震拖纜106穿過水體102。地震拖纜106包括在沿著地震拖纜106的間隔開的位置處的地震傳感器107，使得包含地震傳感器107的地震拖纜106被部署在水體102中。地震傳感器107 一般是諸如水聽器之類的壓力傳感器。在另一實施例中，地震拖纜106包括雙傳感器拖纜，在所述雙傳感器拖纜中，地震傳感器107包括被并置的壓力傳感器和質點運動傳感器的對。質點運動傳感器一般是諸如地震檢波器之類的質點振速傳感器或者是加速度計。地震傳感器107 —般包括在每個間隔開的位置處的傳感器的陣列。對于使壓力傳感器和質點運動傳感器位于一處 的替換方案是具有充足的傳感器空間密度，使得由壓力傳感器和質點運動傳感器所記錄的相應的波場可以被內插或被外推，以在相同的位置產生兩個波場信號。在另一實施例中，地震船101或另一服務船(未示出)在水底109上部署海底電纜108。海底電纜108也包括在沿著該電纜的間隔開的位置處的地震傳感器107，所述地震傳感器107同樣一般為在每個間隔開的位置處的傳感器的陣列的形式。海底傳感器108中的地震傳感器107也可以包括壓力傳感器和質點運動傳感器的對。在還有另一實施例中，地震拖纜106和海底電纜108都被采用。在地震采集系統(tǒng)100中所圖示的傳感器的類型并不意圖是本發(fā)明的限制。例如，在其它實施例中，位于海底節(jié)點(未示出)處的離散的地震傳感器107可以被包括在地震采集系統(tǒng)100中。當震源104被激活時，聲能在110處穿過水體102和水底109向下行進到包圍諸如113之類的地層層的諸如111和112之類的層邊界。聲能的部分在111處從層邊界被反射，并且在114處向上行進。向上行進的聲能114在海底電纜108或地震拖纜106上的地震傳感器107處被檢測到。向上行進的聲能在115處繼續(xù)向上,直到反射離開(reflectoff)水表面105，并且接著再次在116處向下行進。向下行進的聲能116可以再次由地震拖纜106或海底電纜108上的地震傳感器107來檢測，從而導致虛反射信號。在地震傳感器107處所檢測到的聲能可以被記錄到在任何位置處的任何類型的適當的存儲介質上，諸如但不限于在地震拖纜106或海底電纜108處的、在地震船101或另一服務船上的、或者在岸上的存儲介質上。如上面在圖1中所示，海洋地震探查一般采用浸入式震源104，其中所述浸入式震源104由船只拖曳并且周期性地被激活來生成聲波場(激發(fā))。該波場可以由少量炸藥、電火花或電弧、振動器或一般地由槍生成。槍可以是水槍、蒸汽槍或最一般地是氣槍。每個氣槍都包含一般被壓縮為約2000 psi (磅每平方英寸)或更多的空氣體積。氣槍突然釋放其被壓縮的空氣，以創(chuàng)建氣泡，從而導致水中的擴張的聲波。最后得到的波前向下傳播到在水之下的土中，從地下土層反射，并且朝著水表面向上返回。當震源被觸發(fā)時，該震源在水中生產了復雜的輸出壓力脈沖。在其中震源是諸如單個氣槍之類的點震源并且沒有海面的理想化的情形下，被發(fā)射的波前除了球面擴散之外與方向和距離無關。被轉換為電信號，氣槍的輸出脈沖會包括短波列，所述短波列的包絡顯示了由數個快速衰變的振蕩所跟隨的最初的短的、快的、正的幅度上升。被記錄的波列被叫做震源的特征波形。在實踐中，海面存在，并且一般距震源僅僅數米遠。由震源所生成的聲波通過在所有方向上的球面擴散來輻射，使得存在向下行進的分量以及向上行進的分量。在海面處的水-空氣界面具有一般接近于為-1的值的反射系數。聲波的向上行進的分量由水表面反射，并且在極性上被反轉，以成為另一下行的分量。該附加的下行的分量概括地被稱為“虛反射”。虛反射與直達波干涉，以使源特征波形復雜化。一般，震源不包括單個源元件，而是包括在空間上分布的源元件陣列，所述源元件生成直達波加上虛反射分量。這對于氣槍是特別正確的，其中所述氣槍當前是海洋震源的最常見的形式。在有用的地震頻率通帶中，震源元件的陣列的空間尺寸可以比得上聲波自身的波長。因而，針對陣列，不存在單個源特征波形。而是，陣列在近場中的源特征波形成為方向和距離的連續(xù)函數。在與陣列尺寸相比較為大的距離處，與在任何特定方向上的源特征波形的距離的相關性成為可忽略的。該區(qū)域被叫做遠場，并且這里的源特征波形被叫做遠場特征波形。特別地，遠場特征波形是從源陣列垂直向下行進的小波，其包括海面虛反射(源和接收器虛反射)，并且遠場特征波形是在所述小波的形狀隨著距離的增加基本上不變的足夠大的距離處。針對氣槍陣列，所述氣槍一般在約20米乘20米的空間尺寸上延伸，到遠場的距離在250米的量級上。實際上，隔開一段距離的源特征波形的確隨著離開震源的離源角(take-offangle)而變化。盡管如此，上面所限定的遠場特征波形表示常規(guī)地震數據中的對于一階近似的源響應。該垂直遠場特征波形對于地震數據處理是有用的，以便使小波尖銳并且校正相位響應(正常地為零相位或最小相位)。特別地，該遠場特征波形被用于對源響應去卷積?？商鎿Q地，源響應的更復雜的定向去卷積(directional deconvolution)可以被使用。例如，在不同發(fā)射角下的源特征波形可以通過對具有適當的時移的概念上的(notional)源特征波形進行相加而 被計算。用于計算概念上的源特征波形的一種方法是使用來自震源陣列的近場測量。一般，對于每個源元件都存在一個近場水聽器。在第j個水聽器處的可測量的特征波形Pj (t)由下式給出:
對于 j = 1、 2 、n,
權利要求
1.一種用于對地球的地質情況進行繪制的方法，其包括: 獲得地震數據，所述地震數據通過使用包括多個地震子源的震源被采集，其中所述多個地震子源在水體中被部署在多個深度處并且在不同的時間延遲的情況下被激活； 確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形； 根據針對在多個深度中的每個處和在不同的時間延遲下的多個地震子源的遠場特征波形確定震源的復合的無虛反射的遠場特征波形；以及 通過使用震源的復合的無虛反射的遠場特征波形來從地震數據中去除源響應。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形包括: 確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的概念上的源特征波形；以及 根據對概念上的源特征波形的加權求和確定遠場特征波形。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形包括: 測量針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形包括: 對針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形進行建模。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，從地震數據中去除源響應包括: 把加權求和應用于針對在多個深度中的每個處和在不同的時間延遲下的多個地震子源的遠場特征波形。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形最初包括: 從地震數據中去除接收器虛反射。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，從地震數據中去除接收器虛反射包括: 測量地震數據的壓力和垂直速度分量；以及 通過使用對被測量的壓力和垂直速度分量的加權求和來分離上行的波場和下行的波場。
8.根據權利要求6所述的方法，其中，從地震數據中去除接收器虛反射包括: 通過使用專門設計的接收器系統(tǒng)來去除接收器虛反射。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，從地震數據中去除震源虛反射進一步包括: 從地震數據中去除接收器虛反射。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，從地震數據中去除接收器虛反射包括: 測量地震數據的壓力和垂直速度分量；以及 通過使用對被測量的壓力和垂直速度分量的加權求和來分離上行的波場和下行的波場。
11.一種用于對地球的地質情況進行繪制的系統(tǒng)，其包括: 震源，所述震源包括多個地震子源，其中所述多個地震子源在水體中被部署在多個深度處并且在不同的時間延遲的情況下被激活，所述震源被用來采集地震數據；以及可編程計算機，所述可編程計算機被用來執(zhí)行至少下面的:確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形； 根據針對在多個深度中的每個處和在不同的時間延遲下的多個地震子源的遠場特征波形確定震源的復合的無虛反射的遠場特征波形；以及 通過使用震源的復合的無虛反射的遠場特征波形來從地震數據中去除源響應。
12.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形包括: 確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的概念上的源特征波形；以及 根據對概念上的源特征波形的加權求和確定遠場特征波形。
13.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形包括: 測量針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形。
14.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形包括: 對針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形進行建模。
15.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，從地震數據中去除源響應包括: 把加權求和應用于針對在多個深度中的每個處和在不同的時間延遲下的多個地震子源的遠場特征波形。
16.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形最初包括: 從地震數據中去除接收器虛反射。
17.根據權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，從地震數據中去除接收器虛反射包括: 測量地震小波的壓力和垂直速度分量；以及 通過使用對被測量的壓力和垂直速度分量的加權求和來分離上行的波場和下行的波場。
18.根據權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，從地震數據中去除接收器虛反射包括: 通過使用專門設計的接收器系統(tǒng)來去除接收器虛反射。
19.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，從地震數據中去除源響應進一步包括: 從地震數據中去除接收器虛反射。
20.根據權利要求19所述的系統(tǒng)，其中，從地震數據中去除接收器虛反射包括: 測量地震數據的壓力和垂直速度分量；以及 通過使用對被測量的壓力和垂直速度分量的加權求和來分離上行的波場和下行的波場。
21.至少一個計算機可讀介質，其具有被存儲在其上的計算機程序，其中所述程序具有在工作中引起至少一個可編程計算機執(zhí)行包括如下內容的方法的邏輯: 獲得地震數據，所述地震數據通過使用地震子源被采集，其中所述地震子源在水體中被部署在多個深度處并且在不同的時間延遲的情況下被激活； 確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形； 根據針對在多個深度中的每個處和在不同的時間延遲下的多個地震子源的遠場特征波形確定震源的復合的無虛反射的遠場特征波形；以及通過使用震源的遠場特征波形來從地震數據中去除源響應。
22.根據權利要求21所述的介質，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形包括: 確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的概念上的源特征波形；以及 根據對概念上的源特征波形的加權求和確定遠場特征波形。
23.根據權利要求21所述的介質，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形包括: 測量針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形。
24.根據權利要求21所述的介質，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形包括: 對針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形進行建模。
25.根據權利要求21所述的介質，其中，從地震數據中去除源響應包括: 把加權求和應用于針對在多個深度中的每個處和在不同的時間延遲下的多個地震子源的遠場特征波形。
26.根據權利要求21所述的介質，其中，確定針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形最初包括: 從地震數據中去除接收器虛反射。
27.根據權利要求26所述的介質，其中，從地震數據中去除接收器虛反射包括: 測量地震數據的壓力和垂直速度分量；以及 通過使用對被測量的壓力和垂直速度分量的加權求和來分離上行的波場和下行的波場。
28.根據權利要求26所述的介質，其中，從地震數據中去除接收器虛反射包括: 通過使用專門設計的接收器系統(tǒng)來去除接收器虛反射。
29.根據權利要求21所述的介質，其中，從地震數據中去除源響應進一步包括: 從地震數據中去除接收器虛反射。
30.根據權利要求29所述的介質，其中，從地震數據中去除接收器虛反射包括: 測量地震數據的壓力和垂直速度分量；以及 通過使用對被測量的壓力和垂直速度分量的加權求和來分離上行的波場和下行的波 場。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在震源虛反射去除之后確定源特征波形的方法和系統(tǒng)。地震數據通過使用包括多個地震子源的震源被采集，其中所述多個地震子源在水體中被部署在多個深度處并且在不同的時間延遲的情況下被激活。針對在多個深度中的每個處的多個地震子源的遠場特征波形被確定。震源的復合的無虛反射的遠場特征波形根據針對在多個深度中的每個處和在不同的時間延遲下的多個地震子源的遠場特征波形被確定。源響應通過使用震源的遠場特征波形從地震數據中被去除。
文檔編號G01V1/26GK103245969SQ20131004899
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權日2012年2月7日
發(fā)明者G.E.帕克斯, S.赫納 申請人:Pgs 地球物理公司