本申請(qǐng)要求2014年3月20日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/968,167的權(quán)益，所述專利以引用的方式整體并入本文。

發(fā)明背景

本公開(kāi)涉及對(duì)石油和天然氣的地震勘測(cè)，并且具體地但非限制地涉及利用時(shí)間分布式震源進(jìn)行的地震數(shù)據(jù)采集和對(duì)所采集數(shù)據(jù)的處理。

地震勘測(cè)涉及在地下地質(zhì)層中勘探烴礦藏?？碧娇缮婕皩⒌卣鹪春偷卣饌鞲衅鞑渴鹪陬A(yù)定位置上。震源產(chǎn)生震波，所述震波傳播到地質(zhì)層中，沿路產(chǎn)生壓力變化和振動(dòng)。地質(zhì)層的彈性特性的變化使震波分散開(kāi)來(lái)，從而改變它們的傳播方向和其他特性。由震源發(fā)射的能量的一部分到達(dá)地震傳感器。一些地震傳感器對(duì)壓力變化敏感(水下聽(tīng)音器)；其他地震傳感器對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)敏感(例如，地下聽(tīng)音器)。工業(yè)勘探可部署一種類型的傳感器或這兩種類型的傳感器。響應(yīng)于檢測(cè)到的地震事件，傳感器產(chǎn)生電信號(hào)以產(chǎn)生地震數(shù)據(jù)。對(duì)地震數(shù)據(jù)的分析隨后可指示存在或不存在烴礦藏的可能位置。

一些勘探稱為“海洋”勘探，因?yàn)樗鼈冊(cè)诤Ｑ蟓h(huán)境中進(jìn)行。然而，“海洋”勘探不僅可在海水環(huán)境中進(jìn)行，而且也可在淡水和半咸水中進(jìn)行。在一種類型的海洋勘探(稱為“拖曳陣列”勘探)中，含地震傳感器的拖纜和震源的陣列被拖曳到勘探船后面。地震勘探可在陸地與大海之間的區(qū)域(其被稱為“過(guò)渡區(qū)”)中進(jìn)行。結(jié)合有水下聽(tīng)音器和地下聽(tīng)音器兩者的其他勘探可在海床上進(jìn)行。

在海洋勘探中，氣槍或氣槍陣列是流行的地震源。為了產(chǎn)生脈沖遠(yuǎn)場(chǎng)子波(與由炸藥所產(chǎn)生的子波類似)，將氣槍陣列中具有不同尺寸或特征的氣槍按某些幾何排列布置并且根據(jù)某個(gè)時(shí)間序列激活，以使得所產(chǎn)生的波場(chǎng)相長(zhǎng)或相消地重疊，以在遠(yuǎn)場(chǎng)形成脈沖震源子波。波的能量在波傳播到大地中的過(guò)程中可在時(shí)間和空間上聚集。這可能會(huì)對(duì)勘探區(qū)域中的海洋生物和其他敏感海洋結(jié)構(gòu)造成環(huán)境損害。所期望的是降低峰值能量以降低地震勘探期間的環(huán)境影響。

代替優(yōu)化氣槍陣列中的氣槍以形成脈沖震源子波(即，調(diào)諧氣槍陣列)，存在一種稱為“爆米花”或“機(jī)關(guān)槍”引爆的方法。在這種方法中，在隨機(jī)(或偽隨機(jī))時(shí)間引爆氣槍陣列中的單獨(dú)氣槍。因此，來(lái)自氣槍陣列的能量分布在預(yù)限定的時(shí)間間隔上。來(lái)自氣槍陣列的峰值能量被大大地減少。

這種類型的采集存在許多好處，包括減少氣槍陣列的峰值輸出并且減少同時(shí)地震源之間的串?dāng)_。然而，雖然調(diào)諧過(guò)的氣槍陣列被設(shè)計(jì)成具有所需的寬帶頻譜輸出，但陣列的時(shí)間分布是一項(xiàng)重要的去調(diào)諧操作。所得輸出可為寬帶，在這種意義上，所述寬帶跨越相同的頻率范圍，但通過(guò)在整個(gè)時(shí)間上擴(kuò)展單獨(dú)氣槍子波，多個(gè)陷波會(huì)被引入震源頻譜中。這些陷波是不期望的，因?yàn)樗鼈儠?huì)在處理數(shù)據(jù)時(shí)(例如，在使數(shù)據(jù)與震源子波相關(guān)時(shí)或在地震遷移期間)引入旁瓣。存在多個(gè)解決方案來(lái)去除這些旁瓣。在信號(hào)噪聲水平良好的情況下，可嘗試對(duì)分布序列去卷積，以使得陷波中的信號(hào)能夠被恢復(fù)。在另一方法中，在氣槍陣列的時(shí)間分布隨位置變化而變化的情況下，可嘗試空間重建，其中來(lái)自相鄰震源的信息用于重建在頻譜陷波中丟失的信息。這些方法會(huì)對(duì)分布式氣槍的使用強(qiáng)加多個(gè)限制。

例如，信號(hào)噪聲水平不太可能會(huì)高到足以對(duì)分布子波進(jìn)行令人滿意的去卷積。在這種情況下，誤差會(huì)被引入到去卷積結(jié)果中(噪聲會(huì)被放大)，或如果適當(dāng)?shù)厥谷ゾ矸e穩(wěn)定，那么這會(huì)引入旁瓣(應(yīng)當(dāng)指出的是，使去卷積穩(wěn)定的極端情況僅僅是使數(shù)據(jù)互相關(guān))。

空間重建會(huì)變得困難，其中震源采樣間隔導(dǎo)致產(chǎn)生空間假頻數(shù)據(jù)。通常，氣槍震源是每25m引爆，從而允許在震源側(cè)上根據(jù)僅30Hz的頻率(假設(shè)水速為1500m/s)很好地對(duì)地震波場(chǎng)采樣(在空間上非假頻)；因此，在超過(guò)這個(gè)頻率時(shí)，陷波頻率的空間重建會(huì)變得困難。這對(duì)于給定震源位置上的丟失頻率的重建來(lái)說(shuō)尤其如此，因?yàn)閮蓚€(gè)震源任一側(cè)之間的間隙都是較短間隔的兩倍。為使氣槍陣列在不同的位置上具有不同的時(shí)間分布，需要根據(jù)從一個(gè)炮到一個(gè)炮的不同順序來(lái)激活氣槍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供本發(fā)明內(nèi)容是為了介紹將在以下具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述的概念選擇。本發(fā)明內(nèi)容既不意在識(shí)別所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵或必要特征，也不意在用來(lái)幫助限制所要求保護(hù)主題的范圍。在一些實(shí)施方案中，可在尤其沒(méi)有上述限制和/或?qū)ΜF(xiàn)有采集硬件的修改的情況下使用時(shí)間分布式氣槍陣列。

本公開(kāi)涉及用于使用時(shí)間分布式引爆震源并將所采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成脈沖震源數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括以下步驟：獲得時(shí)間分布式數(shù)據(jù)和震源子波；選擇頻率范圍；利用頻率范圍內(nèi)的多個(gè)頻率來(lái)建立基函數(shù)；使所述時(shí)間分布式震源子波與所述基函數(shù)進(jìn)行卷積以形成關(guān)于所采集的時(shí)間分布式數(shù)據(jù)的基函數(shù)；對(duì)所采集的時(shí)間分布式數(shù)據(jù)和關(guān)于所采集的時(shí)間分布式數(shù)據(jù)的基函數(shù)進(jìn)行反演求出加權(quán)因子；選擇脈沖震源子波；使所述脈沖子波與所述基函數(shù)進(jìn)行卷積；以及應(yīng)用所述加權(quán)因子來(lái)形成脈沖數(shù)據(jù)。

所述頻率范圍(頻率窗口)可覆蓋可能已識(shí)別或未識(shí)別的一個(gè)或多個(gè)陷波頻率?？墒褂枚鄠€(gè)頻率范圍并且它們中的一些可能重疊。

所述方法可與其中兩個(gè)震源為時(shí)間分布式引爆震源的同時(shí)震源一起使用。所述兩個(gè)時(shí)間分布式引爆震源可具有相同的或不同的引爆序列。震源分離和脈沖數(shù)據(jù)重建可在同一個(gè)過(guò)程內(nèi)同時(shí)進(jìn)行。

所述方法可在包括至少頻率的任何域中執(zhí)行，所述域例如為頻率域、頻率-震源空間域、頻率-波數(shù)域或頻率-慢度域。

附圖簡(jiǎn)述

參照附圖描述了本公開(kāi)的實(shí)施方案。在全部附圖中使用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)指代相同的特征結(jié)構(gòu)和組件。當(dāng)結(jié)合附圖考慮以下對(duì)若干實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明時(shí)，可更好地理解方法或設(shè)備，在附圖中：

圖1圖示了海洋環(huán)境中的地震采集系統(tǒng)。

圖2圖示了六槍陣列的略圖。

圖3a-3b圖示了在調(diào)諧槍時(shí)分別處在時(shí)域和頻域中的陣列的震源子波。

圖4a-4b圖示了當(dāng)槍如同在時(shí)間分布式氣槍陣列中一樣引爆時(shí)分別處在時(shí)域和頻域中的陣列的震源子波。

圖5圖示了如圖4b所示的震源子波的頻譜，其中頻譜陷波使用陷波周圍的多個(gè)頻率來(lái)修復(fù)。

圖6圖示了使用多頻處理的方法的流程圖。

圖7圖示了連同同時(shí)震源一起使用多頻處理的方法的流程圖。

圖8a-8e圖示了方法的一些額外變化。

圖9圖示了實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)的一些方法可利用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在詳細(xì)參考多個(gè)實(shí)施方案，其實(shí)例在附圖中圖示。在以下具體實(shí)施方式中，闡述許多具體細(xì)節(jié)以便于提供本文主題的全面理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，不需要這些具體細(xì)節(jié)就可以實(shí)踐所述主題。在其他情況下，并未詳細(xì)描述眾多周知的方法、程序、組件和系統(tǒng)，以免不必要地混淆實(shí)施方案的各個(gè)方面。

還應(yīng)當(dāng)理解，雖然本文可以使用術(shù)語(yǔ)第一、第二等來(lái)描述各個(gè)元件，但這些元件不應(yīng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于將這些元件彼此區(qū)分。例如，可將第一對(duì)象或步驟稱為第二對(duì)象或步驟，并且類似地，可將第二對(duì)象或步驟稱為第一對(duì)象或步驟。第一對(duì)象或步驟和第二對(duì)象或步驟分別都是對(duì)象或步驟，但它們不應(yīng)被視為同一對(duì)象或步驟。

本文中用于描述本公開(kāi)的術(shù)語(yǔ)是為了僅描述具體實(shí)施方案的目的并且并不意在限制主題。如本說(shuō)明書(shū)和隨附權(quán)利要求中所使用的，除非上下文另外清楚指明，否則單數(shù)形式“一/一個(gè)(a/an)”和“所述(the)”也意在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解的是，如本文所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”是指并且涵蓋相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)的任意及所有可能的組合。應(yīng)進(jìn)一步理解的是，術(shù)語(yǔ)“包括(includes)”、“包括(including)”、“包含(comprises)”和/或“包含(comprising)”在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)表示陳述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，而不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。

如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“如果”可根據(jù)上下文解釋為意指“當(dāng)…時(shí)”或“一旦”或“響應(yīng)于確定”或“響應(yīng)于檢測(cè)到”。類似地，短語(yǔ)“如果確定”或“如果檢測(cè)到[陳述情況或事件]”可根據(jù)上下文解釋為意指“一旦確定”或“響應(yīng)于確定”或“一旦檢測(cè)到[陳述情況或事件]”或“響應(yīng)于檢測(cè)到[陳述情況或事件]”。

另外，應(yīng)當(dāng)指出的是，可將所述實(shí)施方案描述為是以流程表、流程圖、數(shù)據(jù)流程圖、結(jié)構(gòu)圖或方框圖的形式描畫(huà)的過(guò)程。盡管流程表可將操作描述為順序過(guò)程，但也可并行或同時(shí)執(zhí)行所述操作中的許多操作。此外，還可以重新安排各操作的次序。當(dāng)完成某個(gè)過(guò)程的操作時(shí)，所述過(guò)程會(huì)終止，但所述過(guò)程可以具有圖中不包括的額外步驟。過(guò)程可對(duì)應(yīng)于方法、函數(shù)、程序、子例程、子程序等。當(dāng)過(guò)程對(duì)應(yīng)于函數(shù)時(shí)，所述過(guò)程的終止對(duì)應(yīng)于所述函數(shù)返回到調(diào)用函數(shù)或主函數(shù)。

此外，如本文所公開(kāi)，術(shù)語(yǔ)“存儲(chǔ)介質(zhì)”可以表示一個(gè)或多個(gè)用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的裝置，包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、磁性RAM、核心存儲(chǔ)器、磁盤(pán)存儲(chǔ)介質(zhì)、光存儲(chǔ)介質(zhì)、閃存裝置和/或其他用于存儲(chǔ)信息的機(jī)器可讀介質(zhì)。術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”包括但不限于便攜式或固定存儲(chǔ)裝置、光學(xué)存儲(chǔ)裝置、無(wú)線信道及能夠存儲(chǔ)、包含或攜帶指令和/或數(shù)據(jù)的各種其他介質(zhì)。

此外，各種實(shí)施方式可通過(guò)硬件、軟件、固件、中間件、微代碼、硬件描述語(yǔ)言和/或其任意組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用軟件、固件、中間件或微代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)，用于執(zhí)行必要任務(wù)的程序代碼或代碼段可以存儲(chǔ)在機(jī)器可讀介質(zhì)諸如存儲(chǔ)介質(zhì)中。處理器可以執(zhí)行必要的任務(wù)。代碼段可表示程序(procedure)、函數(shù)、子程序、程序、例程、子例程、模塊、軟件包、類或者指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或程序語(yǔ)句的任意組合?？赏ㄟ^(guò)傳送和/或接收信息、數(shù)據(jù)、自變量、參數(shù)和/或存儲(chǔ)內(nèi)容將代碼段耦合到另一個(gè)代碼段或硬件電路?？山?jīng)由包括存儲(chǔ)器共享、消息傳送、令牌傳送、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)热魏魏线m的手段來(lái)傳送、轉(zhuǎn)發(fā)或傳輸信息、自變量、參數(shù)、數(shù)據(jù)等。

圖1描畫(huà)了基于海洋的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)施方案10。在系統(tǒng)10中，勘探船20將一根或多根地震拖纜30(在圖1中描畫(huà)為一根拖纜30)拖到船20后面。應(yīng)當(dāng)指出的是，拖纜30可以擴(kuò)展形式布置，其中多根拖纜30拖曳在同一深度上幾乎相同的平面上。作為另一個(gè)非限制性實(shí)例，拖纜可拖曳在多個(gè)深度上，諸如擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)上方/下方。

地震拖纜30可以是幾千米長(zhǎng)并且可包含各種支撐電纜(未示出)以及可用于支持沿著拖纜30的通信的配線和/或電路(未示出)。一般來(lái)說(shuō)，每根拖纜30包括其中安裝有記錄地震信號(hào)的地震傳感器的主要電纜。拖纜30包含地震傳感器58，所述地震傳感器58可為水下聽(tīng)音器(用于采集壓力數(shù)據(jù))或多分量傳感器。例如，傳感器58可為多分量傳感器；每個(gè)傳感器可能能夠檢測(cè)壓力波場(chǎng)和與接近傳感器的聲信號(hào)相關(guān)聯(lián)的粒子運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)分量。粒子運(yùn)動(dòng)的實(shí)例包括粒子位移的一個(gè)或多個(gè)分量、粒子速度的一個(gè)或多個(gè)分量(縱測(cè)線(x)、橫測(cè)線(y)和垂直(z)分量(例如，參看坐標(biāo)軸59))和粒子加速度的一個(gè)或多個(gè)分量。

多分量地震傳感器可包括一個(gè)或多個(gè)水下聽(tīng)音器、地下聽(tīng)音器、粒子位移傳感器、粒子速度傳感器、加速度計(jì)、壓力梯度傳感器或其組合。

海洋地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)10包括一個(gè)或多個(gè)地震源40(在圖1中描畫(huà)了兩個(gè)地震源40)，諸如氣槍等。地震源40可聯(lián)接到勘探船20或由勘探船20拖曳。地震源40可獨(dú)立于勘探船20操作，因?yàn)檎鹪?0可聯(lián)接到其他船或浮標(biāo)，僅列舉一些例子。

由于地震拖纜30被拖曳到勘測(cè)船20后面，常被稱為“炮”的聲信號(hào)42(在圖1中描畫(huà)為聲信號(hào)42)由地震源40產(chǎn)生并且穿過(guò)水柱44被向下引導(dǎo)到水底表面24下面的地層62和68中。聲信號(hào)42從各種地下地質(zhì)層諸如圖1所描畫(huà)的地層65反射出來(lái)。

由震源40產(chǎn)生的入射聲信號(hào)42產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的反射聲信號(hào)，或壓力波60，它們由地震傳感器58感測(cè)。應(yīng)當(dāng)指出的是，由地震傳感器58接收和感測(cè)的壓力波包括：“上行”壓力波，其不經(jīng)過(guò)空氣-水界面31的反射就傳播到傳感器58；以及“下行”壓力波，其通過(guò)壓力波60從空氣-水界面31反射而產(chǎn)生。

地震傳感器58產(chǎn)生稱為“跡線”的信號(hào)(例如，數(shù)字信號(hào))，所述信號(hào)指示壓力波場(chǎng)和粒子運(yùn)動(dòng)的采集測(cè)量值。應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然物理波場(chǎng)在空間和時(shí)間上是連續(xù)的，但記錄了空間中離散點(diǎn)處可能導(dǎo)致空間假頻的跡線。根據(jù)一些實(shí)施方案，所述跡線被記錄并且可至少部分由部署在勘測(cè)船20上的信號(hào)處理單元23來(lái)處理。例如，特定地震傳感器58可通過(guò)其水下聽(tīng)音器提供對(duì)應(yīng)于壓力波場(chǎng)的測(cè)量的跡線；并且傳感器58可(根據(jù)傳感器配置)提供對(duì)應(yīng)于粒子運(yùn)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)分量的一個(gè)或多個(gè)跡線。

地震采集的目標(biāo)是出于識(shí)別地下地質(zhì)層，諸如地質(zhì)層65的目的而建立勘探區(qū)域的圖像。隨后的圖示分析可揭示地下地質(zhì)層中烴礦藏的可能位置。取決于特定勘探設(shè)計(jì)，圖示分析的多個(gè)部分可在地震勘探船20上，諸如由信號(hào)處理單元23執(zhí)行。在其他勘探中，所述圖示可由地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(諸如圖6中所示并在下文進(jìn)一步描述的地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)600)處理，所述地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可例如位于陸地或船20上。

特定地震源40可由地震源元件(例如像，氣槍)陣列形成，所述地震源元件可以串式(例如，槍串)陣列布置。特定地震源40還可由含一個(gè)氣槍或預(yù)定數(shù)量氣槍的陣列形成；所述特定地震源也可由多個(gè)陣列等形成。不管地震源的具體組成如何，所述震源都可在勘探期間以特定時(shí)間序列引爆。

地震源40可以一定序列引爆，以使得多個(gè)地震源40可在短時(shí)間間隔內(nèi)同時(shí)或接近同時(shí)引爆，從而使得由地震傳感器58感測(cè)到的復(fù)合能量信號(hào)包含大量來(lái)自超過(guò)一個(gè)地震源40的能量。換言之，地震源相互干擾，以使得復(fù)合能量信號(hào)不會(huì)輕易分成可歸于特定震源的信號(hào)。這種類型的地震勘探稱為同時(shí)震源勘探。由地震傳感器58采集的復(fù)合數(shù)據(jù)可如下所述分成分別與地震源40之一相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集，以使得每個(gè)數(shù)據(jù)集都指示可歸于相關(guān)聯(lián)的地震源40的復(fù)合地震能量信號(hào)的分量。

在非同時(shí)震源勘探中，在一個(gè)地震源的引爆與下一個(gè)地震源的引爆之間引入延遲。所述延遲足以允許通過(guò)一個(gè)地震源的引爆產(chǎn)生的能量在與下一個(gè)地震源引爆相關(guān)聯(lián)的能量到達(dá)之前衰減到可接受的水平。然而，這類延遲的使用對(duì)可采集地震數(shù)據(jù)的速率強(qiáng)加了限制。對(duì)于拖曳式海洋勘探來(lái)說(shuō)，這些延遲還意味著最小縱向炮間距，因?yàn)榭碧酱淖钚∷俣仁且环N約束。

因此，同時(shí)引爆或接近同時(shí)引爆的地震源(其中在每個(gè)記錄的至少一部分中，存在來(lái)自震源的信號(hào)的干擾)的使用在采集效率和縱向震源采樣方面具有益處。然而，為了讓這種技術(shù)變得有用，所采集的地震數(shù)據(jù)必須分成分別與地震源之一唯一地相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集。

存在各種方式來(lái)將所采集的復(fù)合數(shù)據(jù)分成與地震源之一唯一地相關(guān)聯(lián)的多個(gè)數(shù)據(jù)集，例如，如以下各項(xiàng)所公開(kāi)：由Ian Moore等人提交于2007年12月26日，標(biāo)題為“Separating seismic signals produced by interfering seismic sources”的待決的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)11/964,402，(‘402申請(qǐng))(代理人案號(hào)57.0820)；由Ian Moore提交于2008年10月22日，標(biāo)題為“Removing seismic interference using simultaneous or near simultaneous source separation”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)12/256,135，(代理人案號(hào)53.0100)；由Ian Moore等人提交于2009年4月24日，標(biāo)題為“Separating seismic signals producedby interfering seismic sources”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)12/429,328，(代理人案號(hào)53.0112)；由Ying Ji等人提交于2011年11月28日，標(biāo)題為“Separation ofsimultaneous source data”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)13/305,234，(代理人案號(hào)IS11.0742)。所有以上專利申請(qǐng)都被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的同一受讓人。所有以上專利申請(qǐng)以引用的方式并入本文。

不管震源是用于同時(shí)數(shù)據(jù)采集還是非同時(shí)采集，震源陣列中的震源元件(例如，氣槍)可以調(diào)諧方式引爆以形成脈沖，或以時(shí)間分布方式引爆，其中震源能量在較大時(shí)間間隔內(nèi)擴(kuò)散。使用如圖2所示的六槍陣列200的實(shí)例，當(dāng)陣列以調(diào)諧方式引爆時(shí)，調(diào)諧的陣列子波可為如圖3a所示的脈沖。脈沖300在短時(shí)間間隔內(nèi)具有大峰301和小得多的旁瓣302。頻域中的調(diào)諧的陣列頻譜如圖3b所示。頻譜303以平滑輪廓覆蓋廣泛范圍。

如果六槍陣列200以時(shí)間分布方式引爆，那么陣列子波400可變?yōu)槿鐖D4a所示的時(shí)間分布式陣列子波。不時(shí)引爆的六個(gè)槍(201、202、203、204、205和206)在間隔上擴(kuò)展開(kāi)來(lái)。總震源能量在這個(gè)較大時(shí)間間隔內(nèi)擴(kuò)展。陣列子波400具有六個(gè)小峰401-406。由于發(fā)生擴(kuò)展，多個(gè)頻率陷波411、413、415、417和419被引入震源頻譜中，如圖4b所示。在進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)以用于例如對(duì)地下結(jié)構(gòu)成像時(shí)，這些陷波會(huì)引起問(wèn)題。需要在進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)之前，消除這些陷波。

本申請(qǐng)公開(kāi)了可使用多頻方法消除頻譜中的陷波的方法和系統(tǒng)。常規(guī)地震勘探是利用按一個(gè)炮到一個(gè)炮重復(fù)的震源來(lái)采集。時(shí)間分布式氣槍陣列的一些現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方式要求單獨(dú)氣槍的時(shí)間分布隨炮的變化而變化。多頻方法的使用可消除隨炮的變化而改變時(shí)間分布序列的需求。

如上所述的共同未決的申請(qǐng)(代理人案號(hào)IS11.0742)中首次提及了多頻數(shù)據(jù)處理方法。使用每個(gè)陷波(或每個(gè)感興趣的頻率)周圍的多個(gè)頻率，因此稱為“多頻”。在以下描述中，首先論述了涉及將時(shí)間分布式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成等效脈沖數(shù)據(jù)的方法。隨后，可連同同時(shí)震源一起使用類似的方法。

分布式陣列在時(shí)間上擴(kuò)展，并且由于地震源船的運(yùn)動(dòng)，來(lái)自一個(gè)分布式陣列的能量會(huì)在小范圍位置內(nèi)出現(xiàn)拖尾。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在以下論述中忽略了這種效應(yīng)，但應(yīng)當(dāng)理解的是，所述方法可擴(kuò)展來(lái)包括每個(gè)單獨(dú)氣槍的精確位置，從而允許解決方案中涉及去拖尾操作。另外，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，使用標(biāo)稱炮位置(本文中稱為震源位置)。由于我們忽略了拖尾效應(yīng)，因此我們假設(shè)，所有能量都在這個(gè)標(biāo)稱位置上發(fā)出，并且重建脈沖數(shù)據(jù)將對(duì)應(yīng)于這個(gè)位置上的脈沖震源。

使用時(shí)間分布式震源來(lái)采集數(shù)據(jù)

在地震勘探期間，在使用時(shí)間分布式震源時(shí)，震源中的每個(gè)震源元件在較小但大小可調(diào)整的時(shí)間間隔期間是激活的。使用如圖2所示的實(shí)例，六槍陣列中的每個(gè)氣槍在勘探期間在每個(gè)震源位置以一定順序引爆，例如，在100ms的引爆序列期間，在30ms、40ms、60ms、70ms、90ms、100ms引爆。雖然這個(gè)實(shí)例是有規(guī)律的引爆序列，但也可使用更為隨機(jī)的引爆時(shí)間序列。激活序列在所述間隔上擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，以使得來(lái)自震源元件的能量在時(shí)間間隔上擴(kuò)展開(kāi)來(lái)。與現(xiàn)有技術(shù)的一些方法不同，引爆序列不需要隨炮的變化、或隨位置的變化而變化或隨機(jī)化。所述序列在所有震源位置都可能是相同的。因此，氣槍硬件可以更方便的方式使用。接收器可像往常一樣記錄大地響應(yīng)?？捎蓞⒖冀邮掌饔涗浾鹪锤浇恢锰幍恼鹪醋硬?即，記錄近場(chǎng)震源子波)或由參考接收器記錄位于一定深度的震源子波(即，記錄遠(yuǎn)場(chǎng)震源子波)。震源子波還可以建模，或從震源子波的預(yù)先計(jì)算的庫(kù)中提取出來(lái)。

從這個(gè)勘探(其中震源為時(shí)間分布式震源)采集的數(shù)據(jù)為時(shí)間分布式數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)在地震頻率范圍內(nèi)的頻域中可能會(huì)因震源元件激活的規(guī)律性而具有固定陷波。這些陷波如果未被去除，則在進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理或利用中可能會(huì)引起問(wèn)題。如下所述，具有陷波的數(shù)據(jù)可被處理和轉(zhuǎn)換成為無(wú)陷波的脈沖數(shù)據(jù)，這是地震數(shù)據(jù)的一種更為期望的形式。

重建脈沖數(shù)據(jù)

記錄地震數(shù)據(jù)的過(guò)程可被視為是大地脈沖響應(yīng)與時(shí)間分布序列的卷積。在頻域中，這是一種簡(jiǎn)單的乘法：

d_ds(f，x)＝S_ds(f)r(f，x)。 (1)

其中S_ds(f)為分布式震源序列的子波，d_ds(f，x)為針對(duì)分布式震源采集的數(shù)據(jù)，并且r(f，x)為脈沖響應(yīng)。x為震源位置，并且f為時(shí)間頻率。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，接收器被視為對(duì)于每個(gè)震源來(lái)說(shuō)都是相同的。

所需脈沖數(shù)據(jù)可被定義為：

d_is(f，x)＝S_is(f)r(f，x).， (2)

其中S_is(f)為所需脈沖震源子波并且r(f，x)為大地的相同的脈沖響應(yīng)。

有可能定義一組基函數(shù)，b(p，τ₀)，其可描述所需帶寬內(nèi)的大地脈沖響應(yīng)，

每個(gè)基函數(shù)都可對(duì)應(yīng)于由截距時(shí)間和慢度定義的τ₀線性傾斜事件p?？墒褂萌魏纹渌愋偷幕瘮?shù)，例如，雙曲線基函數(shù)、拋物線基函數(shù)或線性基函數(shù)、雙曲線基函數(shù)和拋物線基函數(shù)的任意組合。每個(gè)元素b(p，τ₀，f_l，x_m)對(duì)應(yīng)于單個(gè)慢度(p)、單個(gè)截距(τ₀)、單個(gè)頻率f_l以及單個(gè)空間位置x_m。因此，每個(gè)基函數(shù)b(p，τ₀)都對(duì)應(yīng)于一系列2L+1個(gè)頻率和2M+1個(gè)空間位置(標(biāo)稱震源位置)。包括2L+1個(gè)頻率讓所述方法變?yōu)榱硕囝l方法。當(dāng)中心頻率f₀被選擇為多個(gè)陷波頻率之一時(shí)，基函數(shù)可描述陷波頻率和陷波周圍的頻率。為便于討論和計(jì)算，將時(shí)間頻率和空間位置的數(shù)量選擇為奇數(shù)，并且將中心頻率和位置周圍的時(shí)間頻率和空間位置的數(shù)量選擇為偶數(shù)，但它們不需要如此。例如，如圖5所示，對(duì)于陷波頻率513來(lái)說(shuō)，選擇了512與514之間的2L+1個(gè)頻率的范圍。陷波頻率513并不位于所述范圍的中心。

在一些情況下，并未明確地確定陷波頻率的精確位置?？赡軟](méi)有必要確定這類位置，因?yàn)橄莶ù嬖谟谧硬ㄖ胁⑶襍_ds(f)需要去除。在一些情況下，其中存在陷波的可能的頻率范圍是已知的或可容易地確定，例如，如圖5所示的頻率范圍516-518?？蛇x擇例如512與514之間具有2L+1個(gè)頻率的窗口。另外選擇幾個(gè)頻率窗口并且使其移動(dòng)經(jīng)過(guò)516-518的頻率范圍。在每個(gè)窗口中，處理數(shù)據(jù)并且消除窗口內(nèi)的可能陷波。一旦所有窗口都被處理好，所有可能的陷波都會(huì)被自動(dòng)覆蓋，而不需要識(shí)別陷波的實(shí)際位置。為了減少邊緣效應(yīng)，相鄰頻率窗口可能具有重疊頻率，在一些情況下，可能僅存在一個(gè)非重疊頻率。在頻率重疊的情況下，可將非重疊頻率存儲(chǔ)為輸出頻率，或可將重疊頻率合并(例如，可使用每個(gè)頻率的平均輸出)。每個(gè)頻率窗口的處理都是相同的并且以下僅討論其中一個(gè)。

這些基函數(shù)可用于通過(guò)找出每個(gè)基函數(shù)的適當(dāng)?shù)募訖?quán)因子m(p，τ₀)來(lái)描述脈沖響應(yīng)，所述基函數(shù)即為

r＝Bm， (4)。

其中，B為包含關(guān)于所有要求的τ₀和p的值的一組完整的基函數(shù)的矩陣，并且m為對(duì)應(yīng)的一組加權(quán)因子。所要求的τ₀和p的值可通過(guò)檢查合適的數(shù)據(jù)域(例如，截距-慢度域)中的數(shù)據(jù)來(lái)確定。

如果所述基函數(shù)組適于描述大地脈沖響應(yīng)，那么與分布式陣列的震源子波進(jìn)行卷積的基函數(shù)組就適于描述d_ds等式(1)中的數(shù)據(jù)。因此，我們?yōu)樗鰯?shù)據(jù)定義基函數(shù)組：

以與等式(4)相同的方式，等式(5)中的基函數(shù)可用于描述數(shù)據(jù)，

d_ds＝G_dsm。 (6)

在等式(6)中，等式的左側(cè)(即，數(shù)據(jù)d_ds，)是從地震勘探中采集的，并且是已知的。關(guān)于數(shù)據(jù)的基函數(shù)的矩陣G_ds也是已知的，因?yàn)檫@是已知分布式震源子波S_ds(f)和已知基函數(shù)b(p，τ₀)的組合(如以上針對(duì)等式(3)所述)。等式(6)中唯一的未知變量為加權(quán)因子m。為了確定加權(quán)因子，我們可使用反演法來(lái)從以下各項(xiàng)對(duì)m求解：限定的基函數(shù)G_ds和數(shù)據(jù)自身d_ds。這可通過(guò)使用例如方法如LSQR、匹配追蹤、迭代重加權(quán)最小二乘法或任何其他反演法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這可包括L2方法、L1方法或這兩者的組合。

在對(duì)等式(6)中的m求解后，我們可安全地假設(shè)這個(gè)m也對(duì)應(yīng)于等式(4)中的m。m為取決于勘探幾何結(jié)構(gòu)而不取決于震源子波的加權(quán)因子。因此，通過(guò)使用不同的震源子波，人們可獲得對(duì)應(yīng)于這個(gè)震源子波的不同數(shù)據(jù)。如果使用脈沖震源子波，那么所述數(shù)據(jù)就是對(duì)應(yīng)于這種脈沖震源的數(shù)據(jù)。

與等式(5)中的震源子波類似，來(lái)自脈沖震源的數(shù)據(jù)可表示為：

其中S_is為所需脈沖震源的震源子波?；瘮?shù)b(p，τ₀)與等式(5)中的基函數(shù)相同，所述基函數(shù)描述了調(diào)查研究中的相同大地結(jié)構(gòu)。

這個(gè)基函數(shù)組是針對(duì)所需脈沖數(shù)據(jù)的；即，震源處于具有所需頻譜的所需位置處。與物理氣槍陣列震源不同，對(duì)震源硬件或軟件不存在物理限制。它們可以是有益的任何震源子波。

一旦選擇了所需基函數(shù)(等式7)，那么所需脈沖數(shù)據(jù)就僅可使用等式6的解來(lái)建模

d_is＝G_ism。 (8)

因此，頻率分集方法可用于通過(guò)使用多個(gè)頻率來(lái)對(duì)陷波中的數(shù)據(jù)求解而從帶陷波的分布式氣槍數(shù)據(jù)重建脈沖數(shù)據(jù)。

總而言之，如圖6所示用于使用多個(gè)頻率來(lái)將時(shí)間分布式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)據(jù)的方法600可包括以下步驟：

步驟610，從時(shí)間分布式震源采集數(shù)據(jù)，將所述數(shù)據(jù)根據(jù)需要變換到頻域中；

步驟620，獲得時(shí)間分布式震源的震源子波；

步驟630，在頻域中選擇將要消除的一個(gè)或多個(gè)陷波頻率；或另選地，選擇窗口內(nèi)的陷波將被消除的頻率窗口；

步驟640，建立基函數(shù)，所述基函數(shù)描述包括所述一個(gè)或多個(gè)陷波的所需窗口內(nèi)的大地脈沖響應(yīng)。每個(gè)陷波頻率或窗口內(nèi)的頻率可被選擇作為參考頻率，并且在基函數(shù)中選擇參考頻率周圍的另外幾個(gè)頻率；

步驟650，使時(shí)間分布式震源子波與基函數(shù)進(jìn)行卷積以形成關(guān)于所采集數(shù)據(jù)的基函數(shù)組；時(shí)間分布式震源子波為用于采集數(shù)據(jù)的震源的子波；

步驟660，對(duì)所采集的數(shù)據(jù)及其基函數(shù)進(jìn)行反演求出加權(quán)因子；

步驟670，選擇對(duì)應(yīng)于所需脈沖震源的脈沖震源子波；以及

步驟680，使脈沖震源子波與基函數(shù)進(jìn)行卷積并且應(yīng)用加權(quán)因子以推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)于脈沖震源子波的數(shù)據(jù)。

應(yīng)當(dāng)指出的是，上文列出的步驟以方便的順序列出；它們不需要以所述次序執(zhí)行。例如，可在轉(zhuǎn)換過(guò)程開(kāi)始之前確定或選擇時(shí)間分布式震源子波或脈沖震源子波。也可在轉(zhuǎn)換過(guò)程開(kāi)始之前選擇或確定基函數(shù)。如參考等式(6)所述，可使用以上提及的任何方法來(lái)執(zhí)行反演步驟。

在許多地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)中，數(shù)據(jù)通常在較小的重疊時(shí)間窗口中進(jìn)行處理，并且應(yīng)當(dāng)理解的是，上述情況可以應(yīng)用于時(shí)間窗口數(shù)據(jù)或非時(shí)間窗口數(shù)據(jù)。

脈沖震源子波為所需脈沖震源子波。可將所述脈沖震源子波選擇或設(shè)計(jì)成所需任何東西。分布式震源子波為用于采集時(shí)間分布式數(shù)據(jù)的震源的子波?？筛鶕?jù)許多已知方法例如從建模的或測(cè)得的震源子波庫(kù)中獲得這種子波。所述子波也可在遠(yuǎn)場(chǎng)直接測(cè)得，或在近場(chǎng)測(cè)得并且外推到遠(yuǎn)場(chǎng)。大地脈沖響應(yīng)的基函數(shù)可由調(diào)查研究中的大地背景模型推導(dǎo)出，所述大地背景模型可以是其中事件可為線性、雙曲線、拋物線或組合的簡(jiǎn)單模型或更精細(xì)復(fù)雜的模型。

在平常的地震勘探中，全地震頻譜為大約1Hz一直到大約120Hz或150Hz。上述方法中所使用的多個(gè)頻率范圍可為大約10Hz或甚至寬至20Hz。因此，如果陷波頻率被發(fā)現(xiàn)是例如60Hz，那么多頻率范圍可被選擇為是55Hz至65Hz。陷波頻率消除可一次消除一個(gè)或一次消除幾個(gè)識(shí)別出的陷波頻率，這取決于對(duì)其他操作參數(shù)的考慮。在其中選擇了頻率窗口的一些情況下，所述窗口內(nèi)的精確陷波頻率可能是未知的或未確定的。上述方法確保所述窗口內(nèi)的陷波頻率(如果存在的話)能被消除。頻率窗口可能小至幾赫茲或大至整個(gè)地震頻率范圍的相當(dāng)大的部分，這取決于對(duì)其他操作參數(shù)的考慮。

分離和重建時(shí)間使得時(shí)間分布式數(shù)據(jù)抖動(dòng)

以上方法也可連同兩個(gè)或更多個(gè)同時(shí)震源一起使用。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，以下論述中考慮兩個(gè)同時(shí)震源，但擴(kuò)展到超過(guò)兩個(gè)震源也是不復(fù)雜的。所述震源可通過(guò)任何同時(shí)震源方案來(lái)激活。為了簡(jiǎn)化討論，這里將時(shí)間抖動(dòng)方法用于同時(shí)震源。每個(gè)采集的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于不同的分布式氣槍陣列(也就是說(shuō)，和其中每個(gè)陣列都使用不同的引爆序列)。這些震源之一通過(guò)使用隨炮變化而變化的時(shí)間抖動(dòng)ΔT(x)來(lái)相對(duì)于彼此隨機(jī)化。同時(shí)震源數(shù)據(jù)可表示為：

其中分布式序列中的附加自變量指示時(shí)間抖動(dòng)，并且下標(biāo)指示數(shù)量指代哪個(gè)震源。r₁和r₂分別對(duì)應(yīng)于震源1和震源2的大地響應(yīng)。

正如等式(5)中一樣，我們使用一組基函數(shù)來(lái)限定等式(9)中的數(shù)據(jù)。在這種情況下，需要兩組基函數(shù)，這兩組基函數(shù)之一包含對(duì)應(yīng)于第二震源的時(shí)間抖動(dòng)。這意味著基函數(shù)庫(kù)可完全描述等式(9)中的時(shí)間抖動(dòng)的、時(shí)間分布式氣槍數(shù)據(jù)?；瘮?shù)被定義為：

和

與等式(6)類似，等式(9)中的數(shù)據(jù)之后可描述為

d_ds＝G_dsm。 (12)

此處，G_ds現(xiàn)在為包含一組完整的基函數(shù)的矩陣(等式11和等式12)，它們限定兩個(gè)震源，排序?yàn)槭紫仁堑谝徽鹪吹乃谢瘮?shù)，然后是第二震源的所有基函數(shù)。因此，允許基函數(shù)描述數(shù)據(jù)的加權(quán)函數(shù)m可通過(guò)以下方式找出：使等式(12)以與等式(6)相同的方式進(jìn)行反演。一旦找到，對(duì)應(yīng)于每個(gè)震源的模型參數(shù)就可定義為

用于描述分離脈沖數(shù)據(jù)的兩組基函數(shù)定義為：

并且最后使用限定的和(包含所有)以及求解出的m₁和m₂，可將轉(zhuǎn)換為其脈沖等效物的分離數(shù)據(jù)集建模為，

和

其中和為兩個(gè)分離數(shù)據(jù)集。

因此，同時(shí)時(shí)間抖動(dòng)的時(shí)間分布式數(shù)據(jù)可通過(guò)使用多頻分離和重建方法來(lái)分離和轉(zhuǎn)換成其脈沖震源等效物。

應(yīng)當(dāng)指出的是，如果不同的時(shí)間分布式序列用于不同的同時(shí)震源，那么它們的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)集可利用時(shí)間分布式序列來(lái)恢復(fù)。不同的時(shí)間分布式序列可以是不同同時(shí)震源的“編碼”并且消除了對(duì)時(shí)間抖動(dòng)或另一震源編碼方案的需求。

因同時(shí)震源而引起的數(shù)據(jù)分離和因時(shí)間分布式震源而引起的脈沖數(shù)據(jù)重建可一次全部執(zhí)行。在圖7中圖示了一種與方法600類似的方法700。

步驟710，從兩個(gè)同時(shí)時(shí)間分布式震源采集數(shù)據(jù)，將所述數(shù)據(jù)根據(jù)需要變換到頻域中；

步驟720，獲得兩個(gè)時(shí)間分布式震源的震源子波。

步驟730，選擇頻率窗口。可能存在在組合時(shí)可以覆蓋整個(gè)地震頻率范圍的多個(gè)重疊頻率窗口。頻率窗口可以是足夠?qū)挼囊愿采w陷波及其周圍頻率，或是足夠窄的以使得窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)獨(dú)立于頻率。

步驟740，建立基函數(shù)，所述基函數(shù)描述包括所述一個(gè)或多個(gè)陷波的所需帶寬內(nèi)的大地脈沖響應(yīng)。每個(gè)陷波頻率可被選擇作為參考頻率，并且在基函數(shù)中選擇參考頻率周圍的另外幾個(gè)頻率；

步驟750，使兩個(gè)時(shí)間分布式震源子波與基函數(shù)進(jìn)行卷積以形成關(guān)于所采集數(shù)據(jù)的一組基函數(shù)；時(shí)間分布式震源子波為用于采集數(shù)據(jù)的震源的子波。步驟760，對(duì)所采集數(shù)據(jù)及其基函數(shù)進(jìn)行反演求出加權(quán)因子。所述反演可如等式(12)中那樣編寫(xiě)，其中兩個(gè)所得加權(quán)因子如等式(14)中那樣寫(xiě)成一個(gè)m。它們也可單獨(dú)地分別寫(xiě)為m₁和m₂。

步驟770，選擇對(duì)應(yīng)于兩個(gè)所需脈沖震源的兩個(gè)脈沖震源子波，如等式(14)中所表達(dá)；以及

步驟780，使每個(gè)脈沖震源子波與相應(yīng)的基函數(shù)進(jìn)行卷積并且應(yīng)用加權(quán)因子以推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)于每個(gè)脈沖震源子波的數(shù)據(jù)，如在等式(15)和(16)中那樣。

應(yīng)當(dāng)指出的是，在使用兩個(gè)同時(shí)震源時(shí)，存在兩個(gè)震源。因此，與震源相關(guān)的項(xiàng)翻倍，即，存在兩組震源子波、兩組基函數(shù)和兩組數(shù)據(jù)?；瘮?shù)的尺寸翻倍。另外，方法700與方法600幾乎相同。

在使用多個(gè)重疊頻率窗口時(shí)，針對(duì)每個(gè)頻率窗口重復(fù)方法700直到所有頻率窗口都被處理好為止。

如在上文可以看出，同時(shí)震源編碼的方式不會(huì)影響以上等式中任一者的使用。在以上實(shí)例中，在使用震源抖動(dòng)時(shí)，抖動(dòng)時(shí)間ΔT僅出現(xiàn)在等式(11)的基函數(shù)中。因此，同時(shí)震源編碼是通過(guò)時(shí)間抖動(dòng)完成還是任何其他方法完成都不會(huì)影響所述方法。

多頻方法對(duì)空間采樣不敏感，因此具有某種空間假頻的數(shù)據(jù)可能不再是問(wèn)題。這些方法可能對(duì)假頻數(shù)據(jù)以及非假頻數(shù)據(jù)一樣有用。

如同在單個(gè)震源情況下一樣，應(yīng)當(dāng)理解的是，以上同時(shí)震源分離方法可應(yīng)用于時(shí)間窗口數(shù)據(jù)或非時(shí)間窗口數(shù)據(jù)。

在以上論述中，所使用的震源位置為標(biāo)稱炮點(diǎn)，所述標(biāo)稱炮點(diǎn)不是精確的炮位置。使用標(biāo)稱炮位置而不是實(shí)際炮位置可能會(huì)引入拖尾效應(yīng)。為了避免這種拖尾，可使用實(shí)際炮位置。更確切地說(shuō)，在等式(5)的基函數(shù)中，在其中引爆單獨(dú)氣槍的空間中的精確點(diǎn)可用于震源子波。震源當(dāng)中的實(shí)際震源位置的位置差為震源已行進(jìn)的距離，所述距離為引爆之間的時(shí)間間隔與震源速度的乘積。在上文中，使用分布式震源序列S_ds(f)的子波來(lái)描述所述方法。這個(gè)子波由形成氣槍陣列的每個(gè)氣槍的單獨(dú)子波形成。當(dāng)假設(shè)子波靜止時(shí)，可通過(guò)簡(jiǎn)單地對(duì)根據(jù)分布式時(shí)間序列延遲時(shí)間的單獨(dú)子波求和來(lái)形成這個(gè)復(fù)合子波。然而，如果考慮到震源運(yùn)動(dòng)，那么有必要形成陣列內(nèi)的每個(gè)單獨(dú)氣槍的基函數(shù)，包括時(shí)間延遲和由震源行進(jìn)的相關(guān)聯(lián)的距離。這些單獨(dú)基函數(shù)各自的總和隨后可用于表示結(jié)合有震源運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)。例如，等式5中的單個(gè)基函數(shù)可更換為

∑_iS_i(f_L)b(p，τ₀，f_L，x_M+Δx_i) (17)

其中S_i(f_L)為震源陣列的第i氣槍的子波，并且Δx_i為單獨(dú)氣槍的位置相對(duì)于標(biāo)稱炮位置的變化x_M。應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然等式(5)可被修改來(lái)以這種方式描述震源運(yùn)動(dòng)，但所需脈沖數(shù)據(jù)并不包括震源運(yùn)動(dòng)，并且因此等式17中的額外步驟不會(huì)應(yīng)用于等式7。

所述拖尾可能會(huì)對(duì)地震源的方向性具有顯著影響，對(duì)于較大離源角(take-off angle)諸如寬方位角海洋地震勘探中所感興趣的那些來(lái)說(shuō)尤其如此。這種方法在考慮到時(shí)間分布式陣列數(shù)據(jù)相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的質(zhì)量時(shí)可能是有價(jià)值的。

上述方法使用時(shí)間分布式引爆震源而不是產(chǎn)生“脈沖”震源子波的“調(diào)諧的”氣槍陣列。這些方法克服了現(xiàn)有時(shí)間分布式氣槍陣列的多個(gè)限制。所述方法使用來(lái)自多個(gè)頻率的信息來(lái)重建陷波中丟失的頻率。這利用了以下事實(shí)：地震數(shù)據(jù)在較小頻率范圍內(nèi)緩慢變化；因此，來(lái)自高于和低于陷波的頻率的信息可用于約束陷波內(nèi)的解。

與常規(guī)去卷積方法相比，這些方法對(duì)噪聲較不敏感，因?yàn)橄莶ㄍ獾母咝旁氡葏^(qū)域會(huì)使陷波內(nèi)的低信噪比區(qū)域中的解穩(wěn)定。與空間重建方法相比，這些方法對(duì)空間采樣也沒(méi)有那么敏感(不是使用來(lái)自陷波任一側(cè)的空間樣本或除此之外，使用來(lái)自陷波任一側(cè)的頻率樣本)。這些方法都不依賴于隨位置變化而隨機(jī)(或以規(guī)定方式)變化的分布式氣槍陣列。

這些使用多個(gè)頻率的方法可以二維方式實(shí)現(xiàn)，其中多個(gè)頻率和多個(gè)震源位置均用作輸入。在這種情況下，使用隨機(jī)變化的分布式陣列也會(huì)有益處。

應(yīng)當(dāng)指出的是，時(shí)間分布式陣列在它們應(yīng)用于如上所述的同時(shí)震源分離時(shí)具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。多個(gè)分布式陣列可被配置成使得無(wú)論考慮哪種分離方案，震源串?dāng)_都被最小化。這可通過(guò)優(yōu)化分布式陣列的某些特性(例如分布式陣列震源子波的自相關(guān)和互相關(guān)特性)來(lái)完成。這些方法可在分布式陣列數(shù)據(jù)分離之后應(yīng)用。也有可能的是，震源分離和數(shù)據(jù)重建可一次全部進(jìn)行。

上述方法一次使用多個(gè)跡線。對(duì)于頻域中的每組跡線來(lái)說(shuō)，選擇一個(gè)或多個(gè)陷波頻率周圍的多個(gè)頻率。一旦這組跡線被處理好，就處理下一組跡線(在每組之間可能存在重疊)。如果對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了很好的采樣(即，如果不存在空間假頻)，那么相同的多頻方法可一次僅使用單個(gè)跡線或用于一些不同的域中。

圖8a-8e圖示了一些實(shí)例。圖8a示出了簡(jiǎn)單的拖曳式拖纜放炮配置800。星形(例如，801-807)表示氣槍震源陣列，并且黑色實(shí)線810表示拖纜排列。略圖的每個(gè)部分(831-837)都表示不同的放炮時(shí)間。當(dāng)炮引爆時(shí)，船(未示出)連同拖纜排列810在X方向850上向上移動(dòng)。代替以一次一個(gè)跡線的方式處理數(shù)據(jù)，可一起處理多個(gè)跡線。為了如上所述同時(shí)向多個(gè)炮應(yīng)用所述方法，可將所述數(shù)據(jù)分類為包含來(lái)自多個(gè)炮的記錄的多個(gè)集合。在圖8a中由虛線框822表示一個(gè)選項(xiàng)。在這種情況下，針對(duì)每個(gè)炮選擇來(lái)自位于這個(gè)框822中的拖纜的一部分的記錄，即針對(duì)每個(gè)炮選擇一個(gè)記錄。這些記錄形成共同接收器集合。另選地，不是使用固定空間位置，而是可以使用拖纜上的固定位置。這由框821表示，現(xiàn)在將其中的拖纜的第一部分選擇用于每個(gè)炮。這是共同偏移(或共同通道)集合。整個(gè)數(shù)據(jù)集可以這種方式分類，以使得多個(gè)炮記錄被組合在一起。

在使用多頻方法時(shí)，以這種方式組合炮提供了不同的選項(xiàng)。圖8b示出了在變換為頻域后，來(lái)自多個(gè)炮(由震源位置X表示，例如，851、853)的數(shù)據(jù)。在圖8b中，細(xì)的藍(lán)線(例如，851或853)指示一個(gè)炮記錄。對(duì)于給定頻率范圍(例如，852或854，由黑色虛線表示)，每個(gè)震源可使用多頻方法來(lái)獨(dú)立地處理。跡線的獨(dú)立處理可允許對(duì)脈沖震源數(shù)據(jù)進(jìn)行更有效的計(jì)算，并且可能在空間假頻效應(yīng)受限的情況下最有效。另選地，如圖8c所示，一小組炮(例如，861-865)可作為組合866同時(shí)處理，如黑色虛線框所示。圖8c中的其他跡線可一起組合成為867。雖然圖8c表明，組合866和867是單獨(dú)的且具有不同的跡線，但這些組合可重疊。來(lái)自多個(gè)震源位置的數(shù)據(jù)可組合在一起，以使得信號(hào)在這組跡線上是空間相干的。例如，在使用線性基函數(shù)時(shí)，所期望的是，所述數(shù)據(jù)僅由線性事件構(gòu)成。這可能是以下情況：一次僅考慮少量跡線。來(lái)自多個(gè)震源位置的數(shù)據(jù)可組合在一起，以使得信號(hào)在這組跡線上是空間相干的。例如，在使用線性基函數(shù)時(shí)，所期望的是，所述數(shù)據(jù)僅由線性事件構(gòu)成。這可能是以下情況：一次僅考慮少量跡線。

雖然圖8b和圖8c中的實(shí)例不同，但它們?nèi)钥稍陬l域和震源位置域中進(jìn)行處理。在空間上對(duì)數(shù)據(jù)很好地采樣情況下的一種替代方案是將震源位置變換為波數(shù)，其中波數(shù)變換涉及將來(lái)自多個(gè)位置的數(shù)據(jù)組合起來(lái)。圖8d圖示了頻率-波數(shù)域，其中線(例如，871)指示頻率-波數(shù)域中的單獨(dú)數(shù)據(jù)事件。上述處在頻率-震源位置域中的基函數(shù)可被修改來(lái)在這個(gè)頻率-波數(shù)域中操作。波數(shù)域可進(jìn)一步變換為慢度域。在慢度域中，可能處理沿著單獨(dú)“慢度跡線”的數(shù)據(jù)，因而將虛線框886往回聚焦于單個(gè)跡線。應(yīng)當(dāng)指出的是，當(dāng)在單個(gè)跡線或單個(gè)慢度跡線方面研究時(shí)，一種方法(諸如IMAP(通過(guò)匹配追蹤而進(jìn)行插值，一開(kāi)始被配置成重建空間樣本))同樣可用于通過(guò)考慮多個(gè)頻率來(lái)重建陷波中的丟失信息。

一旦所述數(shù)據(jù)使用所述方法處理好，所述數(shù)據(jù)就可從慢度/波數(shù)域變換回到震源位置域。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，上述方法的步驟中的一個(gè)或多個(gè)可組合和/或一些操作次序可發(fā)生變化。另外，一些方法操作可與本文所公開(kāi)的其他示例實(shí)施方案的各方面組合在一起，和/或一些操作次序可發(fā)生變化。測(cè)量過(guò)程、其解釋以及由操作員采取的動(dòng)作可以迭代方式進(jìn)行；這個(gè)概念適用于本文論述的方法。最終，方法各部分可通過(guò)任何合適的技術(shù)來(lái)執(zhí)行，包括基于圖9中的計(jì)算系統(tǒng)900的自動(dòng)化或半自動(dòng)化技術(shù)。

上述方法的各部分可在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)900中實(shí)現(xiàn)，在圖9中示出其中一個(gè)。系統(tǒng)計(jì)算機(jī)930可與盤(pán)儲(chǔ)存裝置929、931、933和935連通，所述盤(pán)儲(chǔ)存裝置可為外部硬盤(pán)存儲(chǔ)裝置和測(cè)量傳感器(未示出)。可以預(yù)期的是，盤(pán)存儲(chǔ)裝置929、931、933和935為常規(guī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，并且因此可通過(guò)局域網(wǎng)或通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。雖然盤(pán)存儲(chǔ)裝置圖示為單獨(dú)裝置，但可使用單個(gè)盤(pán)存儲(chǔ)裝置來(lái)根據(jù)需要存儲(chǔ)任何和所有程序指令、測(cè)量數(shù)據(jù)和結(jié)果。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，可將來(lái)自傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在盤(pán)存儲(chǔ)裝置931中?？蓪?lái)自不同震源的各種非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在盤(pán)存儲(chǔ)裝置933中。系統(tǒng)計(jì)算機(jī)930可從盤(pán)存儲(chǔ)裝置931或933檢索適當(dāng)數(shù)據(jù)以根據(jù)對(duì)應(yīng)于本文所述各種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式的程序指令來(lái)處理數(shù)據(jù)。所述程序指令可以計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言諸如C++、Java等來(lái)編寫(xiě)。所述程序指令可存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)諸如程序盤(pán)存儲(chǔ)裝置935中。這種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)可包括任何信息存儲(chǔ)方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)的易失性和非易失性介質(zhì)以及可移動(dòng)和不可移動(dòng)介質(zhì)，諸如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)還可包括RAM、ROM、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、快閃存儲(chǔ)器或其他固態(tài)存儲(chǔ)器技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字通用光盤(pán)(DVD)或其他光學(xué)存儲(chǔ)體、磁帶盒、磁帶、磁盤(pán)存儲(chǔ)體或其他磁性存儲(chǔ)裝置或可用于存儲(chǔ)所需信息并可由系統(tǒng)計(jì)算機(jī)930訪問(wèn)的任何其他介質(zhì)。上述各項(xiàng)的任意組合也可包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍之內(nèi)。

在一種實(shí)現(xiàn)方式中，系統(tǒng)計(jì)算機(jī)930可將輸出主要呈現(xiàn)在圖形顯示器927上或通過(guò)打印機(jī)928(未示出)來(lái)呈現(xiàn)。系統(tǒng)計(jì)算機(jī)930可將上述方法的結(jié)果存儲(chǔ)在盤(pán)存儲(chǔ)體929上，以供稍后使用和后續(xù)分析。可向系統(tǒng)計(jì)算機(jī)930提供鍵盤(pán)926和指示裝置(例如，鼠標(biāo)、軌跡球等)925以實(shí)現(xiàn)交互式操作。

系統(tǒng)計(jì)算機(jī)930可位于現(xiàn)場(chǎng)，例如，作為如圖1中那樣的船20上的處理單元23的一部分；或位于遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)中心處。系統(tǒng)計(jì)算機(jī)930可與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信與接收各個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)。在常規(guī)格式化和其他初始處理后，這類數(shù)據(jù)可由系統(tǒng)計(jì)算機(jī)930以上述方式作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在盤(pán)存儲(chǔ)體931或933中以供后續(xù)檢索和處理。雖然圖9將盤(pán)存儲(chǔ)體例如931圖示為直接連接到系統(tǒng)計(jì)算機(jī)930，但還可以預(yù)期的是，盤(pán)存儲(chǔ)裝置可通過(guò)局域網(wǎng)或通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)來(lái)訪問(wèn)。此外，雖然盤(pán)存儲(chǔ)裝置929、931圖示為用于存儲(chǔ)輸入數(shù)據(jù)和分析結(jié)果的單獨(dú)裝置，但盤(pán)存儲(chǔ)裝置929、931可在單個(gè)盤(pán)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)(連同程序盤(pán)存儲(chǔ)裝置933一起或單獨(dú)地)實(shí)現(xiàn)，或以本領(lǐng)域技術(shù)人員參考本說(shuō)明書(shū)將充分理解的任何其他常規(guī)方式實(shí)現(xiàn)。

雖然以上僅詳細(xì)描述了幾個(gè)示例實(shí)施方案，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易了解的是，在實(shí)質(zhì)上不脫離本發(fā)明的情況下，許多修改在示例實(shí)施方案中是可能的。因此，所有這類修改都意在包括在如隨附權(quán)利要求所限定的本公開(kāi)的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求中，裝置加功能語(yǔ)句意在涵蓋本文描述的執(zhí)行所述功能的結(jié)構(gòu)，不僅僅包括結(jié)構(gòu)等效物，而且還包括等效結(jié)構(gòu)。因此，盡管釘子和螺釘可能不是結(jié)構(gòu)等效物，因?yàn)獒斪永脠A柱形表面來(lái)將木質(zhì)工件固定在一起，而螺釘則利用螺旋表面來(lái)將木質(zhì)工件固定在一起，但是在固定木質(zhì)工件的背景下，釘子和螺釘可以是等效結(jié)構(gòu)。除在權(quán)利要求中與相關(guān)聯(lián)功能一起明確使用了詞語(yǔ)“用于…的裝置”的情況外，申請(qǐng)人的表述含意不援引35 U.S.C.§112，第6段來(lái)對(duì)本文的任何權(quán)利要求進(jìn)行任何限制。