專(zhuān)利名稱(chēng)：組合海洋地震拖纜中的壓力傳感器和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器的信號(hào)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及地球物理探測(cè)領(lǐng)域。尤其是，本發(fā)明涉及海洋地震探測(cè)領(lǐng)域。具體地說(shuō)，本發(fā)明是一種用于組合海洋地震拖攬中的壓力傳感器和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器的信號(hào)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在地震探測(cè)中，通過(guò)下述方式而獲得地球物理資料，即從聲源將聲能施加到地表并且檢測(cè)由地下地層中不同層間的分界面所反射的地震能量。當(dāng)分界面以上的地層和分界面以下的地層之間存在聲阻抗上的差異時(shí)，就會(huì)反射地震波場(chǎng)。當(dāng)在海洋地震探測(cè)中采用牽引拖纜時(shí)，地震拖纜典型地在水深約六到九米之間被牽引在探測(cè)船之后，但是也可以更淺或更深地牽引。在所述拖纜電纜中包含水下地震檢波器，以用于檢測(cè)地震信號(hào)。水下地震檢波器是一種水下壓力斜坡傳感器，其將壓力波轉(zhuǎn)換為電或光信號(hào)，典型地將所述電或光信號(hào)記錄以用于信號(hào)處理，以及估算該信號(hào)以測(cè)定地表下面的特性。
在典型的地球物理探測(cè)格局中，在一艘船的后面牽引了多條拖攬電纜。一個(gè)或多個(gè)地震聲源也通常被牽引在該船后面。所述地震聲源將地震能量或波傳送到地表，而所述波由地表中的反射物反射并由拖攬中的傳感器記錄，所述地震源典型地是一個(gè)氣槍陣列，但也可能是一種水槍陣列或所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的其他類(lèi)型的能量源。防水雷器典型地用于在牽引時(shí)將電纜保持在所期望的水平位置。替換地，所述地震電纜大體上保持在水域中的一個(gè)固定位置，漂浮在選定深度或是位于水域底部，無(wú)論在哪種情況下，都可以將聲源牽引在船后以在不同位置產(chǎn)生聲能，或者也可以是將所述能量源保持在一個(gè)固定位置。
在反射波到達(dá)拖攬電纜之后，波繼續(xù)傳播到水面處的水/空氣分界面，在該界面處波向下反射且被拖攬電纜中的水下地震檢波器再一次檢測(cè)到。水面是個(gè)好的反射物，并且水面處反射系數(shù)的大小幾乎是1，且與壓力信號(hào)符號(hào)相反。因而在表面處反射的波與向上傳播波相比相位改變了180度。由接收器記錄的向下傳播波通常稱(chēng)作是表面反射或″虛反射″信號(hào)。由于這種表面反射，水表面的作用就象一個(gè)在所記錄的信號(hào)中創(chuàng)建了頻譜槽的過(guò)濾器，這使得很難記錄所選帶寬以外的數(shù)據(jù)。由于表面反射的影響，記錄信號(hào)中的一些頻率被增強(qiáng)了而一些頻率被減弱了。
最大衰減發(fā)生在檢測(cè)水下地震檢波器和水面之間的傳播距離等于二分之一波長(zhǎng)時(shí)的頻率處。最大增強(qiáng)將發(fā)生在檢測(cè)水下地震檢波器和水面之間的傳播距離是四分之一波長(zhǎng)時(shí)的頻率處。聲波的波長(zhǎng)等于速度除以頻率，水中聲波的速度約為1500米/秒。相應(yīng)地，結(jié)果頻譜槽的頻譜頻率中的位置可以容易地測(cè)定。例如，對(duì)位于7米深度的地震拖攬，以及垂直入射波，最大衰減將發(fā)生在約107Hz頻率處，而最大增強(qiáng)將發(fā)生在約54Hz頻率處。
常規(guī)上不是在比約九米更深處牽引拖攬電纜，因?yàn)樵谟伤碌卣饳z波器所檢測(cè)到的信號(hào)頻譜中頻譜槽的位置大體上減小了記錄數(shù)據(jù)的實(shí)用性。常規(guī)上也不會(huì)在小于六米的深度牽引拖攬，這是因?yàn)榕c在地震拖攬數(shù)據(jù)中所引發(fā)的噪聲相關(guān)的表面的顯著增大。
常規(guī)上也這樣來(lái)完成海洋地震作業(yè)，其中將傳感器設(shè)置在水底。這種操作典型地稱(chēng)為″海底地震″操作。在海底地震作業(yè)中，將壓力傳感器(水下地震檢波器)和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器(地震檢波傳感器，地震加速度檢波器)都設(shè)置在海底以記錄地震數(shù)據(jù)。
如地震檢測(cè)傳感器這樣的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器具有方向敏感性，而如水下地震檢波器這樣的壓力傳感器則不存在方向敏感性。相應(yīng)地，由靠攏在一起而設(shè)置的地震檢測(cè)傳感器和水下地震檢波器所檢測(cè)到的向上傳播波場(chǎng)信號(hào)是同相位的，而要記錄的向下傳播波場(chǎng)信號(hào)則是180度異相位的。已經(jīng)提出了多種技術(shù)來(lái)利用相位差異來(lái)減少由表面反射所引起的頻譜槽，并且如果所述記錄是在海底做出的還可減弱水媒倍增(water borne multiples)。值得注意的是，同時(shí)設(shè)置地震檢測(cè)傳感器和水下地震檢波器的一種替代方式是具有空間密度上足夠多的傳感器，以便可以對(duì)由水下地震檢波器和地震檢測(cè)傳感器所記錄的相應(yīng)波場(chǎng)進(jìn)行內(nèi)插或外推以在相同的位置產(chǎn)生兩個(gè)波場(chǎng)。
由Ruehle申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利4,486,865中描述了一種系統(tǒng)，其通過(guò)組合壓力和速度檢測(cè)器的輸出端而抑制虛反射。所述檢測(cè)器是成對(duì)的，在每對(duì)中有一個(gè)壓力檢測(cè)器和一個(gè)速度檢測(cè)器。據(jù)稱(chēng)有一個(gè)過(guò)濾器來(lái)改變至少一個(gè)所述檢測(cè)器的頻率組成，以便在組合所述輸出端時(shí)可以抵消虛反射。
由Moldovenu申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利5,621,700中也描述了一種用于減弱虛反射和水層反射的方法，其在海底電纜中利用至少一個(gè)包含壓力傳感器和速度傳感器的傳感器對(duì)。
由Sanders等申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利4,935,903中描述了一種海洋地震反射探測(cè)系統(tǒng)，其利用壓力傳感器-質(zhì)點(diǎn)速度傳感器對(duì)(例如，水下地震檢波器-地震檢波傳感器對(duì))或者替換地利用垂直-空間壓力傳感器來(lái)檢測(cè)在水中傳播的地震波。所述系統(tǒng)通過(guò)添加虛反射數(shù)據(jù)而引起原始反射數(shù)據(jù)的增強(qiáng)以供疊前處理使用。
由Barr申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利4,979,150中提供了一種用于海洋地震探測(cè)的方法，據(jù)稱(chēng)是通過(guò)對(duì)在水中位置上大致彼此接近的壓力傳感器和質(zhì)點(diǎn)速度傳感器的輸出端施加一個(gè)比例系數(shù)，來(lái)減弱由水柱反射而引起的相干噪聲。如在該專(zhuān)利中所描述的，所述傳感器可以位于海底，雖說(shuō)最好是在海底，但也可位于底層上面的水中的位置。
與本發(fā)明具有共同發(fā)明人和指定給本發(fā)明受讓人的于2002年8月30日提交發(fā)明名稱(chēng)為″用于多元海洋地球物理數(shù)據(jù)采集的裝置及方法″的共同待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)10/233,266，其中描述了一種用在拖攬電纜中的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器以及一種用于補(bǔ)償及組合質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器和共同設(shè)置的壓力梯度傳感器的輸出信號(hào)。
如所引用的專(zhuān)利中顯示的，這在技術(shù)上已經(jīng)是公知的，即可以合并壓力和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)以便得出向上傳播及向下傳播的波場(chǎng)。對(duì)于海底記錄來(lái)說(shuō)，可以接著組合向上傳播及向下傳播波場(chǎng)，以便消除表面反射效應(yīng)以及減弱地震信號(hào)中的水媒倍增(water borne multiples)。然而對(duì)于所牽引的拖攬操作，由于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)中的高噪聲等級(jí)而認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)限制了實(shí)用性。然而，如果可以為所牽引的拖攬操作提供質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)，則可以從所述數(shù)據(jù)中消除表面反射效應(yīng)。
與本發(fā)明具有共同發(fā)明人和指定給本發(fā)明受讓人的于2003年7月16日提交發(fā)明名稱(chēng)為″利用運(yùn)動(dòng)傳感器和壓力傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行地震探測(cè)的方法″的共同待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)10/233,266，其中描述了一種通過(guò)組合在水柱中測(cè)出的向上傳播及向下傳播波場(chǎng)而減弱倍增(multiples)的方法，其中所述波場(chǎng)是從如水下地震檢波器這樣的壓力傳感器與如地震檢波傳感器這樣的動(dòng)作傳感器的組合中計(jì)算出的。然而，該方法假定了壓力和動(dòng)作兩種數(shù)據(jù)都具有相同的帶寬。
然而，由于拖攬中振動(dòng)所引起的噪聲的原因，很難在運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)中獲得與在壓力傳感器數(shù)據(jù)中相同的帶寬，所述噪聲由質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器來(lái)檢測(cè)。然而所述噪聲主要限于低頻。減少所述噪聲的一種方法是將幾個(gè)傳感器串聯(lián)或者并聯(lián)。然而這種方法并不總是能降低足夠的噪聲以產(chǎn)生出適宜于進(jìn)一步用于地震處理的信-噪比。
因而，需要一種方法以獲得其在低頻具有滿意的信-噪比的有效質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)。尤其是，需要一種方法以便為位于所牽引的海洋地震拖纜中的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器及壓力傳感器產(chǎn)生一個(gè)與所記錄的壓力信號(hào)具有大致相同帶寬的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于組合位于海洋地震拖纜中的壓力傳感器和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器的信號(hào)的方法。因此，利用海洋地震拖纜的深度及水中的聲波速度，在低頻區(qū)根據(jù)壓力傳感器信號(hào)而計(jì)算出質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器信號(hào)。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，一種完全三維的數(shù)學(xué)解法考慮到了這樣的事實(shí)，即從地表處返回的能量以一定范圍的入射角到達(dá)接收器，而不是僅在同軸的方向上或給定的方向上，比如垂直方向。


參考以下的詳細(xì)描述及附圖，可以更容易地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是一個(gè)方法的示意圖，該方法用于獲得可被本發(fā)明的方法采用的海洋地震數(shù)據(jù)；圖2是一個(gè)流程圖，其示出了本發(fā)明方法實(shí)施例的處理步驟，該方法用于組合如水下地震檢波器這樣的壓力傳感器及如地震檢波傳感器這樣的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器的信號(hào)，所述傳感器位于海洋地震拖纜中；圖3是在13m深度處記錄的一段水下地震檢波器信號(hào)。
圖4是與圖2中的水下地震檢波器信號(hào)同時(shí)記錄的一段相應(yīng)的地震檢波傳感器信號(hào)圖；圖5是分別從圖2和3中的水下地震檢波器及地震檢波傳感器信號(hào)的一段振幅頻譜圖；圖6是水下地震檢波器信號(hào)以及圖5中逐漸減弱的地震檢波傳感器信號(hào)的一段振幅頻譜圖；圖7是如圖5中所示的水下地震檢波器信號(hào)和逐漸減弱的地震檢波傳感器信號(hào)的一段振幅頻譜圖，并且還有一個(gè)所計(jì)算的、逐漸減弱的地震檢波傳感器信號(hào)振幅頻譜圖。
圖8是水下地震檢波器信號(hào)以及圖7中合并的地震檢波傳感器信號(hào)的一段振幅頻譜圖；以及圖9是通過(guò)將水下地震檢波器信號(hào)與圖7中的地震檢波傳感器信號(hào)相加而產(chǎn)生的向上傳播波場(chǎng)的一段振幅頻譜圖。
雖然本發(fā)明將結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例一起描述，但是很顯然本發(fā)明并不局限于此。相反，本發(fā)明覆蓋了可包含在如附加權(quán)利要求所定義的本發(fā)明范圍內(nèi)的所有替換、改進(jìn)、以及等價(jià)體。
具體實(shí)施例方式
圖1圖示了用于獲得本發(fā)明方法中可使用的海洋地震數(shù)據(jù)的方法的簡(jiǎn)圖(未按比例繪制)。地震船101位于地表103上面的水域102中。在水底104之下，地表103包含所考慮的地下巖層，如位于上邊界106和下邊界107之間的地層105。地震船101在水表面108上移動(dòng)且包含地震采集控制設(shè)備，通常標(biāo)記為109。所述地震采集控制設(shè)備109包括導(dǎo)航控制，地震源控制、地震傳感器控制、以及記錄裝置、地震采集技術(shù)中已知的所有類(lèi)型。
地震采集控制設(shè)備109使得由地震船101牽引在水域102中的地震聲源110在所選時(shí)間啟動(dòng)。所述地震聲源110可以是本領(lǐng)域中已知的所有類(lèi)型的地震采集，包括氣槍或水槍?zhuān)蛘哂绕涫且唤M氣槍。地震拖攬111也由地震船101牽引在水域102中以記錄起源于地震聲源110的聲音波場(chǎng)和由外界環(huán)境中分界面所反射的聲波場(chǎng)。雖然為了說(shuō)明的目的，此處只顯示了一條地震拖攬111，但是一般在地震船101后面都牽引著多條地震拖攬111。地震拖攬111包含傳感器以檢測(cè)起源于地震聲源110的反射波場(chǎng)。通常，地震拖攬111包含壓力傳感器，如水下地震檢波器112，但是雙傳感器地震拖攬111也包含水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器，如地震檢波傳感器113。水下地震檢波器112和地震檢波傳感器113典型地沿著地震拖攬111每隔一定間隔成對(duì)或成幾對(duì)設(shè)置。然而，傳感器112、113的類(lèi)型或他們?cè)诘卣鹜蠑?11中的位置并不是用于限制本發(fā)明的。
每次啟動(dòng)地震聲源110時(shí)，聲音波場(chǎng)呈球狀擴(kuò)展波陣面向上及向下傳播。此處將通過(guò)垂直于所述波陣面的射線路徑來(lái)說(shuō)明波陣面的傳播。由射線路徑114表示的向上傳播波場(chǎng)將在水面108處的水-空氣分界面反射回來(lái)，然后向下傳播，如射線路徑115，其中，通過(guò)地震拖攬111中的水下地震檢波器112和地震檢波傳感器113來(lái)檢測(cè)所述波場(chǎng)。令人遺憾的是，如射線路徑115的在水面108處的這種反射并不包含有關(guān)所關(guān)注的地下巖層的有用信息。
在射線路徑116中的向下傳播波場(chǎng)將在水底104處的地-水分界面反射回來(lái)，然后向上傳播，如射線路徑117，其中，通過(guò)水下地震檢波器112和地震檢波傳感器113來(lái)檢測(cè)所述波場(chǎng)。如射線路徑117中的這種在水底104處的反射包含著關(guān)于水底104的信息。射線路徑117是一個(gè)一次反射的實(shí)施例，其在地下地球中具有一個(gè)反射。如射線路徑116中所示的向下傳播波場(chǎng)可以如射線路徑118所示的那樣經(jīng)過(guò)水底104而傳播，且在比如105這樣的地層的如107所示的層邊界處反射回來(lái)，然后向上傳播，如射線路徑119中所示。因此，射線路徑119所示的向上傳播波場(chǎng)可以被水下地震檢波器112和地震檢波傳感器113檢測(cè)出來(lái)。這種在層邊界107處返回的反射包含了關(guān)于所關(guān)注的地層105的有用信息，且也是一個(gè)一次反射的示例，具有在地下地層處的一次反射。
令人遺憾的是，聲波場(chǎng)將繼續(xù)在如水底104、水面108、以及地層分界面106、107這樣的分界面處反射回來(lái)并進(jìn)行組合反射。例如，射線路徑117中的向上傳播波場(chǎng)將在水面108處反射回來(lái)，在射線路徑120中繼續(xù)向下傳播，在水底104處反射回來(lái)，并在射線路徑121中再次繼續(xù)向上傳播，其中所述波場(chǎng)可通過(guò)水下地震檢波器112和地震檢波傳感器113來(lái)檢測(cè)。射線路徑121是一個(gè)多次反射的實(shí)施例，也簡(jiǎn)稱(chēng)為“多反射″，其具有在分界面處的多次反射。同樣地，射線路徑119中的向上傳播波場(chǎng)將在水面108處反射回來(lái)，繼續(xù)在射線路徑122中向下傳播，在層邊界106處反射回來(lái)且在射線路徑123中再次繼續(xù)向上傳播，其中所述波場(chǎng)可以通過(guò)水下地震檢波器112和地震檢波傳感器113來(lái)檢測(cè)。射線路徑123是另一個(gè)多次反射的實(shí)施例，也具有在地下地球中的多次反射。所述多次反射包含了關(guān)于所關(guān)注地層的冗余信息，且通常要在進(jìn)一步處理之前從地震數(shù)據(jù)中去除。
本發(fā)明是一種用于組合位于地震拖攬中的壓力傳感器(典型地是水下地震檢波器)和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器(典型地是地震檢波傳感器或地震加速度檢波器)的信號(hào)的方法。接著利用所述組合的信號(hào)產(chǎn)生向下及向上傳播波場(chǎng)，其有益于進(jìn)一步的地震處理，如海洋地震數(shù)據(jù)中的多反射衰減。由于所牽引拖攬中振動(dòng)的原因所記錄的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)經(jīng)常被低頻噪聲干擾，因此，組合信號(hào)的信-噪比將很小。如果壓力傳感器信號(hào)的頻譜在給定的頻率范圍內(nèi)具有滿意的信-噪比(且在這個(gè)頻率范圍內(nèi)沒(méi)有槽)并且壓力和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器的深度是已知的，那么可以在這個(gè)頻率范圍內(nèi)根據(jù)壓力傳感器信號(hào)而計(jì)算出質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)。如果傳感器的深度未知，可以根據(jù)表面反射所引起的頻譜槽頻率來(lái)計(jì)算出所述深度，這在本領(lǐng)域中有一種公知的方法。
因?yàn)槠渚哂械托?噪比，因而典型地需要替換所述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)的低頻部分。這個(gè)低頻部分被稱(chēng)為’頻率范圍’。用于計(jì)算所述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)的壓力傳感器信號(hào)的相應(yīng)部分在該頻率范圍內(nèi)典型地具有好的信-噪比。因此，最好是這樣選擇壓力傳感器的深度，以便由表面反射所引起的壓力傳感器信號(hào)中的第一個(gè)頻譜槽的頻率高于所述頻率范圍。
由于所牽引拖攬的振動(dòng)會(huì)將大量的噪聲添加到質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器的信號(hào)中，因此本發(fā)明的方法對(duì)牽引海洋地震拖纜尤其有用。因而，將根據(jù)所牽引的拖攬來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的方法。
本發(fā)明方法使用這樣的壓力傳感器，即其響應(yīng)介質(zhì)中的壓力變化，而所述壓力傳感器耦合于該介質(zhì)中。所述介質(zhì)典型地是水。僅為了清楚而利用水下地震檢波器來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的方法，但這不意味著限制本發(fā)明。
本發(fā)明的方法使用這樣的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器，即其響應(yīng)水質(zhì)點(diǎn)中的運(yùn)動(dòng)，而所述運(yùn)動(dòng)傳感器耦合于水中。通常，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器可以響應(yīng)質(zhì)點(diǎn)位移、質(zhì)點(diǎn)速度、或介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)加速度。在本發(fā)明中，最好是質(zhì)點(diǎn)速度傳感器。因此，如果采用響應(yīng)位移的運(yùn)動(dòng)傳感器，則最好是對(duì)位移信號(hào)進(jìn)行微分以通過(guò)本領(lǐng)域中公知的計(jì)算方法將其轉(zhuǎn)換為速度信號(hào)。如果采用響應(yīng)加速度的運(yùn)動(dòng)傳感器(典型地稱(chēng)為地震加速度檢波器)，則最好是對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行積分以通過(guò)本領(lǐng)域中公知的計(jì)算方法將其轉(zhuǎn)換成速度信號(hào)。
在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，在地震電纜中采用了多元運(yùn)動(dòng)傳感器。僅為了清楚的目的而利用地震檢波傳感器來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，但這并不意味著限制本發(fā)明。在一個(gè)三元地震檢波傳感器的具體實(shí)施例中，增加一個(gè)地震檢波傳感器以在垂直方向上檢測(cè)質(zhì)點(diǎn)速度。這個(gè)地震檢波傳感器被稱(chēng)作垂直地震檢波傳感器。在相對(duì)于彼此且相對(duì)于垂直固定的地震檢波傳感器均正交的方向上增加兩個(gè)地震檢波傳感器，以便檢測(cè)水平運(yùn)動(dòng)。典型地，定位一個(gè)三元地震檢波傳感器以檢測(cè)垂直方向的運(yùn)動(dòng)、在直線方向的運(yùn)動(dòng)、以及在正交線方向的運(yùn)動(dòng)。在這三個(gè)方向安置這些地震檢波傳感器使得檢測(cè)入射信號(hào)的傳播方向成為可能。它同時(shí)使得對(duì)地震電纜的顫動(dòng)或其他機(jī)械活動(dòng)的檢測(cè)成為可能。為了清楚的目的而利用垂直地震檢波傳感器來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的方法，但這不意味著限制本分明。
雖然需要對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行積分以得到速度，但是地震加速度檢波器仍可作為使用地震檢波傳感器的一種替換而用作粒質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器。某些地震加速度檢波器產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)表明地震加速度檢波器的方向相對(duì)于所選方向的變化。相應(yīng)地，利用兩個(gè)地震加速度檢波器的設(shè)置(用在直線方向已知的場(chǎng)合)或三個(gè)地震加速度檢波器的設(shè)置(如果直線方向未知)，可以計(jì)算出傳感器方向而不必將地震加速度檢波器保持在一個(gè)特定的方向。
通過(guò)參考圖2的流程圖中的表述而說(shuō)明本發(fā)明的方法。此處利用水下地震檢波器作為壓力傳感器以及采用垂直地震檢波傳感器作為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器而說(shuō)明本發(fā)明的方法，但這不意味著限制本發(fā)明。在以下參考圖3-9討論的實(shí)施例中，在長(zhǎng)為1300m深度位于13m處的牽引地震拖攬中每隔0.7m設(shè)置水下地震檢波器和地震檢波傳感器系統(tǒng)，所述牽引地震拖纜在13m深度處具有一個(gè)地震聲源。在地震聲源和水下地震檢波器/地震檢波傳感器系統(tǒng)之間的水平距離約為1300m。這些特定的實(shí)施例僅是用于說(shuō)明的目的，而不是為了限制本發(fā)明。
圖2圖示了一個(gè)流程圖，其說(shuō)明了在本發(fā)明方法的實(shí)施例中的處理步驟，以用于根據(jù)水下地震檢波器信號(hào)來(lái)計(jì)算出地震檢波傳感器信號(hào)，然后組合來(lái)自于位于海洋地震拖纜中的水下地震檢波器和地震檢波傳感器的信號(hào)。
在下面選擇討論中，空間-時(shí)間域中的信號(hào)用小寫(xiě)字母表示，而在頻波-數(shù)字域中的相同信號(hào)用相應(yīng)的大寫(xiě)字母(大寫(xiě)字母)表示。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，x(空間)是一個(gè)矢量且等于(x，y)、其中x是沿著拖攬的方向而y是正交線的方向。在其他實(shí)施例中，y可以保持恒定，以便單獨(dú)分析每個(gè)電纜。選擇這個(gè)方案的一個(gè)可能的原因是在明顯不同的深度處設(shè)置電纜。同時(shí)，在其他實(shí)施例中、x也可以保持恒定，以便分別地分析每個(gè)傳感器。如果每個(gè)電纜內(nèi)傳感器的深度明顯不同，那么后者典型地是較佳的選項(xiàng)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，k(波數(shù))是一個(gè)矢量且等于(kx，ky)，其中kx是x軸方向的波數(shù)而ky是在y軸方向的波數(shù)。在其他實(shí)施例中，ky可以不予考慮以便單獨(dú)地分析每個(gè)電纜。在這種情況下，選定了對(duì)每個(gè)電纜的正交線傳播的固定方向。這個(gè)方向可以是垂直的或任一其他方向。選擇這個(gè)方案的可能原因是在明顯不同的深度處設(shè)置所述電纜。同樣地，在其他實(shí)施例中，kx和ky都可以不予考慮，以便分別地分析每個(gè)傳感器且僅采用每個(gè)所記錄的軌跡的頻譜。如果每個(gè)電纜內(nèi)傳感器的深度明顯不同，則后者典型是一個(gè)較佳的方案。在這種情況下，所述轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)將位于f-x域中以下討論采用了海洋地震探測(cè)中針對(duì)深度位于幾百米到幾千米的目標(biāo)的實(shí)施例，即所謂的深度地震探測(cè)。然而，本發(fā)明也適用對(duì)較深目標(biāo)及較淺目標(biāo)的探測(cè)。
在圖2的步驟21，將一組水下地震檢波器數(shù)據(jù)hsignal(x，t)和一組相應(yīng)的地震檢波傳感器數(shù)據(jù)gsignal(x，t)從空間-時(shí)間域轉(zhuǎn)換到頻率-波數(shù)域，分別產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)換水下地震檢波器信號(hào)Hsignal(f，k)和一個(gè)轉(zhuǎn)換地震檢波傳感器信號(hào)Gsignal(f，k)。所述轉(zhuǎn)換最好是一個(gè)傅里葉變換，但這并不是限制本發(fā)明。
本發(fā)明的方法可以在多種變換域中進(jìn)行，其將波場(chǎng)分隔成角度分量(angular components)，包括但不限于是波數(shù)或減速(slowness)。本發(fā)明的方法不是僅限于頻率-波數(shù)域或傅里葉變換。為了說(shuō)明性的目的而在下面僅采用了所述頻率-波數(shù)域及傅里葉變換。
在圖2的步驟22，在儀器傳遞函數(shù)中分別對(duì)來(lái)自于步驟21中的所轉(zhuǎn)換的水下地震檢波器信號(hào)和所轉(zhuǎn)換的地震檢波傳感器信號(hào)Hsignal(f，k)和Gsignal(f，k)作相對(duì)差異的校正(relative differences)，所述儀器傳遞函數(shù)與時(shí)間域中的儀器脈沖響應(yīng)相對(duì)應(yīng)。這些校正可以是對(duì)水下地震檢波器數(shù)據(jù)的幅值和相位進(jìn)行校正以便匹配地震檢波傳感器數(shù)據(jù)，或者在替換實(shí)施例中對(duì)地震檢波傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行校正以便匹配水下地震檢波器數(shù)據(jù)，或者在進(jìn)一步替換實(shí)施例中將這兩個(gè)數(shù)據(jù)組校正到一個(gè)公共的基數(shù)(common basis)上。在儀器脈沖響應(yīng)中相對(duì)差異的校正在本領(lǐng)域中是公知的。最后，與在水中聲阻抗的相反數(shù)相等的幅值比例最好是施加到地震檢波傳感器數(shù)據(jù)，以便校正壓力和質(zhì)點(diǎn)速度幅值中的相對(duì)差異。這在本領(lǐng)域中也是公知的。
圖2的步驟23中，對(duì)步驟22中的校正地震檢波傳感器信號(hào)Gsignal(f，k)進(jìn)一步進(jìn)行入射角的修正。雖然水下地震檢波器記錄了全部波場(chǎng)，而垂直地震檢波傳感器則僅記錄波場(chǎng)的垂直部分。僅對(duì)于垂直傳播即入射角φ＝0的信號(hào)來(lái)說(shuō)，它等于整個(gè)波場(chǎng)。對(duì)于任一其他的φ值，地震檢波傳感器信號(hào)需要按照以下公式計(jì)算Gtotal(f,k‾)=Gsignal(f,k‾)cosφ,----(1)]]>其中，Gtotal(f，k)是整個(gè)波場(chǎng)，且cos(φ)由以下公式給出cos(φ)=1-sin2(φ)]]>=1-v2·|k|2f2,----(2)]]>且v是水中的聲速。
在本領(lǐng)域中水中的聲速是已知的，接近1500m/sec。因此，如果v是已知的，那么等式(2)給出了入射角φ、波數(shù)值k及頻率f之間的直接聯(lián)系。如果由于某種原因v是未知的，那么其可以通過(guò)本領(lǐng)域中公知的方法來(lái)計(jì)算。同樣地，從等式(2)中可以看出，當(dāng)k值由以下公式給定時(shí)cos(φ)是實(shí)數(shù)且不等于00≤|k|≤fv.----(3)]]>圖3和4中顯示了已經(jīng)施加了上述校正的單個(gè)曲線記錄的實(shí)施例。圖3是在深度13m處記錄的水下地震檢波器信號(hào)的一段幅值-時(shí)間曲線。圖4是一段與圖3中水下地震檢波器信號(hào)同時(shí)記錄的相應(yīng)地震檢波傳感器信號(hào)的幅值-時(shí)間曲線。圖5中顯示的是水下地震檢波器信號(hào)和地震檢波傳感器信號(hào)的相應(yīng)的振幅頻譜(顯示為幅值-頻率曲線)。實(shí)線51是水下地震檢波器信號(hào)的頻譜，而虛線52是地震檢波傳感器信號(hào)的頻譜。與圖3和圖4相比在地震檢波傳感器數(shù)據(jù)中可以看見(jiàn)較高的的噪聲等級(jí)。同樣，從圖5中可以看出地震檢波傳感器信號(hào)中的噪聲主要限于低頻53。
在圖2的步驟24中，根據(jù)所記錄的水下地震檢波器信號(hào)而計(jì)算出地震檢波傳感器信號(hào)的低頻部分。因而，對(duì)于f1≤f≤f2，即對(duì)于頻率范圍[f1，f2]，由Hsignal(f，k)中產(chǎn)生數(shù)據(jù)組Gsignal(f，k)。下面詳細(xì)描述這個(gè)過(guò)程。
可以根據(jù)水下地震檢波器信號(hào)和地震檢波傳感器信號(hào)向上傳播及向下傳播的部分來(lái)表示這兩個(gè)信號(hào)，其中，水下地震檢波器信號(hào)(壓力波場(chǎng))由以下等式給出hsgnal(x，t)＝h↑(x，t)+h↓(x，t). (4)其中h↑(x，t)是水下地震檢波器信號(hào)hsignal(x，t)的向上傳播部分，而h↓(x，t)是水下地震檢波器信號(hào)hsignal(x，t)的向下傳播部分。同樣地，地震檢波傳感器信號(hào)(速度波場(chǎng))由下以等式給出gsignal(x，t)＝g↑(x，t)+g↓(x，t)， (5)其中g(shù)↑(x，t)是地震檢波傳感器信號(hào)gsignal(x，t)的向上傳播部分，而g↓(x，t)是地震檢波傳感器信號(hào)gsignal(x，t)的向下傳播部分。
假定水下地震檢波器信號(hào)和地震檢波傳感器信號(hào)的向上傳播部分相同。即h↑(x，t)＝g↑(x，t).(6)那么，將等式(6)代入等式(5)，得出
gsignal(x，t)＝h↑(x，t)+g↓(x，t)(7)設(shè)τ是表面反射時(shí)間滯后，即在波場(chǎng)徑直向上傳播到達(dá)與從該表面相應(yīng)的反射回來(lái)之間的時(shí)間滯后。利用等式(2)給出的cos (φ)的定義，所述時(shí)間滯后τ由以下公式給出τ=2·D·|cos(φ)|v]]>=2·D·1-v2·|k|2f2v,----(8)]]>其中D是水下地震檢波器和地震檢波傳感器的深度。深度D可以采用本領(lǐng)域中已知的所有方式設(shè)定，如通過(guò)深度傳感器或計(jì)算。假定對(duì)于壓力信號(hào)，海表面處的反射系數(shù)是c，因此，-c是質(zhì)點(diǎn)速度信號(hào)的反射系數(shù)。c的絕對(duì)值非常接近于1。同樣，如在本領(lǐng)域中所公知的，反射系數(shù)是入射角的函數(shù)，且在海面不總是平面的情況下，也是頻率的函數(shù)。然而，這些相對(duì)于本發(fā)明的方法而言影響是次要的，因此未作進(jìn)一步的討論。另一個(gè)公知的但不包含在下面討論中的次要影響是在所記錄的直達(dá)波和所記錄的相應(yīng)表面反射之間在幾何傳播上的差異。因此，利用τ，可以由以下公式給出水下地震檢波器信號(hào)的向下傳播部分h↓(x，t)h↓(x，t)＝c·h↑(x，t-T). (9)同樣地，地震檢波傳感器信號(hào)的向下傳播部分h↓(x，t)可由以下公式給出g↓(x，t)＝-c·h↑(x，t-T)(10)分別將等式(9)和(10)給出的h↑(x，t)和g↓(x，t)代入等式(4)和(7)，得出hsignal(x，t)＝h↑(x，t)+c·h↑(x，t-T)(11)以及gsignal(x，t)＝h↑(x，t)-c·h↑(x，t-T).(12)接下來(lái)，將根據(jù)等式(11)和(12)中水下地震檢波器信號(hào)和地震檢波傳感器信號(hào)的向上傳播和向下傳播部分所表示的水下地震檢波器信號(hào)和地震檢波傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻率-波數(shù)域。最好是所述轉(zhuǎn)換是傅里葉變換，但這并不是對(duì)本發(fā)明的限制。通過(guò)以下公式將等式(11)變換到頻率-波數(shù)域Hsignal(f，k)＝H↑(f，k)+c·H↑(f，k)·exp(-i2πfτ)＝H↑(f，k)[1+c·exp(-i2πfτ)].(13)針對(duì)水下地震檢波器信號(hào)的向上傳播部分解等式(13)，得H↑(f,k‾)=Hsignal(f,k‾)1+c·exp(-i2πfτ).----(14)]]>如上所述，將等式(12)變換到頻率-波數(shù)域，得Gsignal(f，k)＝H↑(f，k)-c·H↑(f，k)·exp(-i2πfτ)＝H↑(f，k)[1-c·exp(-i2πfτ)]. (15)現(xiàn)在，可以在頻率-波數(shù)域中，根據(jù)水下地震檢波器信號(hào)Hsignal(f，k)而計(jì)算出地震檢波傳感器信號(hào)Gcalculated(f，k)。將由等式(14)給定的H↑(x，t)代入等式(15)，產(chǎn)生根據(jù)水下地震檢波器信號(hào)而計(jì)算出的地震檢波傳感器信號(hào)，得到Gcalculated(f,k‾)=Hsignal(f,k‾)·1-c·exp(-i2πfτ)1+c·exp(-i2πfτ).----(16)]]>其中，頻率f由f1≤f≤f2給定，波數(shù)k如等式(3)中所示。等式(16)可用于根據(jù)所記錄的低頻水下地震檢波器信號(hào)而計(jì)算出地震檢波傳感器信號(hào)，其中所記錄的地震檢波傳感器信號(hào)的信-噪比在低頻區(qū)不滿足處理需要。
如果右側(cè)的分母不為0，那么等式(16)是恒等的。假定剛好c＝-1，那么當(dāng)1＝exp(-i2πfτ)， (17)時(shí)分母為0，即對(duì)于f＝0，1/□2/□，…。因而，f1必須大于0。典型的值是3Hz。為了避免時(shí)間域中的人為成分，本領(lǐng)域中公知的，將適當(dāng)?shù)乃p施加到所計(jì)算的地震檢波傳感器信號(hào)頻譜的低頻部分。
如等式(8)中可以看出1τ=v2·D·|cos(φ)|,----(18)]]>當(dāng)φ＝0，即垂直傳播信號(hào)時(shí)其具有最小值。這意味著f2必須小于v/2D。假定地震檢波傳感器信號(hào)太嘈雜而不能用在頻率低于fnoise之下，則fnoise＜f2＜v/2D。
最好是，f2與fnoise之間的差異足夠大到以致于可以用所測(cè)量到的地震檢波傳感器信號(hào)來(lái)比較和校正由(16)中計(jì)算出的地震檢波傳感器信號(hào)。交錯(cuò)頻率的范圍最好是將所計(jì)算的地震檢波傳感器信號(hào)的部分與所測(cè)量的部分合并。典型地，f2比f(wàn)noise大出5-10Hz。為了保持水下地震檢波器信號(hào)的一個(gè)好的信-噪比，f2應(yīng)當(dāng)明顯低于v/2D，且最好是不大于v/2D的75％。
在圖3-5中顯示的數(shù)據(jù)實(shí)施例中，傳感器的深度D是13m。假定1500m/s的水流速度v在約v/2D或約58Hz時(shí)在水下地震檢波器頻譜中產(chǎn)生了第一個(gè)槽。這表示f2應(yīng)當(dāng)小于約v/2D的75％或約43Hz。
在圖2的步驟25中，地震檢波傳感器信號(hào)的所計(jì)算及記錄的部分合并成一個(gè)數(shù)據(jù)組。為了避免數(shù)據(jù)中的人為成分，尤其是在時(shí)間域中，最好是利用衰減區(qū)完成所述合并。即使選定了一個(gè)較窄的頻率區(qū)，實(shí)際上這個(gè)衰減區(qū)仍將是fnoise和f2之間的頻率。
以下是在合并兩個(gè)數(shù)據(jù)組之前對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)組施加權(quán)重的一種方法。本領(lǐng)域中公知的還有其它計(jì)算權(quán)重的方法，因此，這不是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)限制。按照以下公式計(jì)算權(quán)重w(f)w(f)=f-fnoisef2-fnoise,forfnoise≤f≤f2.----(19)]]>因此，當(dāng)f＝fnoise時(shí)，w(f)＝0，而當(dāng)f＝f2時(shí)，w(f)＝1。
則所合并的全部地震檢波傳感器數(shù)據(jù)將是Gconstructed(f,k‾)=Gcalculated(f,k‾),for f≤fnoise,[1-w(f)]·Gcalculated(f,k‾)+w(f)·Gtotal(f,k‾),forfnoise<f≤f2,Gtotal(f,k‾),for f>f2.----(20)]]>本領(lǐng)域中公知的有多種計(jì)算權(quán)重以便合并信號(hào)的方法，而上面采用的僅是一個(gè)例子。替換地，有可能分別對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)組的幅值及相位譜進(jìn)行合并。在這個(gè)替換的實(shí)施例中，實(shí)際權(quán)重函數(shù)很復(fù)雜。
在圖6-9中所示的如下實(shí)施例中，圖5中的數(shù)據(jù)用于說(shuō)明圖2中步驟24和25的方法。從圖5中，可以估算出fnoise。約為20Hz。為了得到間距以便合并，將f2設(shè)置成25Hz。圖6是一段圖5中的水下地震檢波器信號(hào)和地震檢波傳感器信號(hào)的振幅頻譜圖。實(shí)線61是水下地震檢波器信號(hào)的頻譜，而虛線62是地震檢波傳感器信號(hào)的頻譜。圖5中地震檢波傳感器信號(hào)的幅值按照線性函數(shù)在20到25Hz之間逐漸減弱，且在20Hz以下設(shè)置為0(參考標(biāo)記為63)以給出圖6中地震檢波傳感器信號(hào)61的幅值。圖7包括一個(gè)在3-25Hz頻率范圍內(nèi)根據(jù)等式(11)利用水下地震檢波器信號(hào)而計(jì)算的地震檢波傳感器信號(hào)73。實(shí)線71是水下地震檢波器信號(hào)的頻譜，而虛線72是來(lái)自圖6中的地震檢波傳感器信號(hào)的頻譜。
圖8圖示了所記錄的水下地震檢波器數(shù)據(jù)81和所合并的(構(gòu)造的)地震檢波傳感器數(shù)據(jù)82的振幅頻譜。已經(jīng)利用等式(20)合并了地震檢波傳感器信號(hào)82?？梢钥闯?，現(xiàn)在水下地震檢波器數(shù)據(jù)和地震檢波傳感器數(shù)據(jù)組基本上具有相同的帶寬。
在圖2的步驟26中，將由地震檢波傳感器數(shù)據(jù)組構(gòu)造的全部帶寬和由水下地震檢波器數(shù)據(jù)組記錄的全部帶寬相加或相減以分別計(jì)算出向上傳播及向下傳播波場(chǎng)的全部帶寬。這可以由以下公式給出u(x‾,t)=hsignal(x‾,t)+gconstructed(x‾,t)2]]>和(21)d(x‾,t)=hsignal(x‾,t)-gconstructed(x‾,t)2.----(22)]]>其中，u(x，t)和d(x，t)分別是向上傳播及向下傳播波場(chǎng)。所述間距也可通過(guò)以下公式在頻率域中得出U(f,x‾)=Hsignal(f,x‾)+Gconstructed(f,x‾)2]]>和(23)D(f,x‾)=Hsignal(f,x‾)-Gconstructed(f,x‾)2.----(24)]]>在利用等式(23)將圖8中水下地震檢波器81的數(shù)據(jù)及地震檢波傳感器82的數(shù)據(jù)相加之后，在圖9中顯示了向上傳播波場(chǎng)的振幅頻譜。從圖9中可以看出，在接收器一端消除了表面反射的影響。在約125Hz附近的槽91是在地震源一側(cè)的表面反射槽，所述地震源深度約為6m。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述內(nèi)容僅是本發(fā)明特定實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，而在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，根據(jù)此處的公開(kāi)，對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例可以做出多種變化、改進(jìn)、以及替換。因此上述說(shuō)明不意味著限制本發(fā)明的范圍。更確切地說(shuō)，本發(fā)明的范圍僅由附加權(quán)利要求及其等價(jià)體而確定。
權(quán)利要求
1.一種用于組合其位于海洋地震拖纜中的壓力傳感器信號(hào)和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器信號(hào)的方法，包括根據(jù)所記錄的壓力傳感器信號(hào)計(jì)算出一部分質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器信號(hào)；以及利用所計(jì)算的一部分質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器信號(hào)，產(chǎn)生與所記錄的壓力傳感器信號(hào)具有大致相同帶寬的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中壓力傳感器包括水下地震檢波器。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器包括地震檢波傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器包括地震加速度檢波器。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器包括可以測(cè)量不止一種質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)波場(chǎng)成份的傳感器。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器和壓力傳感器是共同設(shè)置的。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器和壓力傳感器定位，以便傳感器中所記錄的信號(hào)可在大致相同的位置上用于計(jì)算相應(yīng)的數(shù)據(jù)組。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在儀器脈沖響應(yīng)中關(guān)于相對(duì)差異校正壓力傳感器信號(hào)和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在壓力和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)幅值中關(guān)于相對(duì)差異校正壓力傳感器數(shù)據(jù)和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的相對(duì)幅值。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在頻率-波數(shù)域(f，kx，ky)內(nèi)關(guān)于入射角差異影響來(lái)補(bǔ)償包含有多條拖纜的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在頻率-波數(shù)域(f，kx)內(nèi)關(guān)于入射角差異影響來(lái)補(bǔ)償包含有一條拖纜的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)，對(duì)于每條拖纜分別保持y軸方向的波數(shù)ky恒定。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在頻率域(f)內(nèi)關(guān)于入射角差異影響來(lái)補(bǔ)償包括一個(gè)或一組傳感器的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)，對(duì)于每個(gè)傳感器分別保持x軸及y軸方向的波數(shù)kx及ky恒定。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在頻率-波數(shù)域中，由下述公式根據(jù)所記錄的壓力信號(hào)Hsignal(f，k)計(jì)算出質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)的低頻部分Gcalculated(f，k)，Gcalculated(f,k‾)=Hsignal(f,k‾)·1-c·exp(-i2πfτ)1+c·exp(-i2πfτ)]]>其中，f是頻率，k＝(kx，ky)是波數(shù)，kx是在軸方向的波數(shù)，而ky是在y軸方向的波數(shù)，c是海面的反射系數(shù)，τ是直達(dá)波和表面反射之間的時(shí)間滯后。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中時(shí)間滯后τ由以下等式給出τ=2·D·1-v2·|k|2f2v]]>其中，D是水下地震檢波器及地震檢波傳感器的深度，且v是水中的聲速。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中將所計(jì)算的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)與所記錄的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行合并，以產(chǎn)生一個(gè)高信噪比寬帶寬的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中在信號(hào)以一個(gè)交錯(cuò)的頻率間隔衰減的過(guò)程中完成合并。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中通過(guò)單獨(dú)合并幅值及相位譜而執(zhí)行信號(hào)的衰減。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中按照以下公式，在頻率-波數(shù)域(f，kx，ky)中利用所記錄的壓力信號(hào)Hsignal(f，kx，ky)計(jì)算質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)的低頻部分Gcalculated(f，kx，ky)，所述壓力信號(hào)Hsignal(f，kx，ky)包含從多個(gè)拖纜中而來(lái)的數(shù)據(jù)，Gcalculated(f,kx,ky)=Hsignal(f,kx,ky)·1-c·exp(-i2πfτ)1+c·exp(-i2πfτ).]]>
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中按照以下公式，在頻率-波數(shù)域(f，kx)中利用所記錄的壓力信號(hào)Hsignal(f，kx)計(jì)算質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)的低頻部分Gcalculated(f，kx)，所述壓力信號(hào)Hsignal(f，kx)包含從單個(gè)拖纜中而來(lái)的數(shù)據(jù)，Gcalculated(f,kx)=Hsignal(f,kx)·1-c·exp(-i2πfτ)1+c·exp(-i2πfτ)]]>其中對(duì)于每個(gè)拖攬來(lái)說(shuō)，ky保持恒定。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其中按照以下公式，在頻率(f)域中利用所記錄的壓力信號(hào)Hsignal(f)計(jì)算出質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)的低頻部分Gcalculated(f)，所述壓力信號(hào)Hsignal(f)包括從一個(gè)或一組傳感器中而來(lái)的數(shù)據(jù)，Gcalculated(f,)=Hsignal(f)·1-c·exp(-i2πfτ)1+c·exp(-i2πfτ)]]>其中，對(duì)于每個(gè)傳感器kx，ky保持恒定。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將具有相同帶寬的壓力信號(hào)和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行組合，以計(jì)算全部的向上傳播波場(chǎng)和向下傳播波場(chǎng)。
全文摘要
組合位于海洋地震拖纜中的壓力傳感器和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器的信號(hào)，以產(chǎn)生具有大致相同寬度帶寬的壓力傳感器數(shù)據(jù)和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。根據(jù)所記錄的壓力信號(hào)計(jì)算出運(yùn)動(dòng)信號(hào)有噪聲的低頻部分且將其與無(wú)噪聲的運(yùn)動(dòng)信號(hào)合并。因此，可以組合兩種寬度的帶寬數(shù)據(jù)組以計(jì)算出全部的向上傳播及向下傳播波場(chǎng)。
文檔編號(hào)G01VGK1664617SQ20051005189
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月3日
發(fā)明者S·T·瓦格, S·R·L·坦哈姆恩, C·N·博雷森 申請(qǐng)人:Pgs美洲公司