專利名稱：多分量海洋地震電纜允許的寬拖曳的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋地震勘測(cè)，并且具體地說，涉及拖曳陣列勘測(cè)。

背景技術(shù)：
地震勘測(cè)包括勘測(cè)用于碳?xì)浠衔锍练e物的地下地層。勘測(cè)典型地包括在預(yù)定位置部署聲源和聲學(xué)傳感器。聲源將聲波傳入地層中。由于其傳播方式，聲波有時(shí)是指“壓力波”。地層的特征將壓力波反射到傳感器。傳感器接收反射的波，該波被檢測(cè)、調(diào)節(jié)并且處理以產(chǎn)生地震數(shù)據(jù)。地震數(shù)據(jù)的分析可以指示碳?xì)浠衔锍练e物的可能位置。
一些勘測(cè)被稱為“海洋”勘測(cè)，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)诤Ｑ蟓h(huán)境中進(jìn)行。注意海洋勘測(cè)不僅可以在咸水環(huán)境中進(jìn)行，也可以在淡水及海水和淡水混合物中進(jìn)行。一種海洋勘測(cè)可以被稱作“拖曳陣列”勘測(cè)。在拖曳陣列勘測(cè)中，一個(gè)勘測(cè)船拖曳從勘測(cè)船的船尾直線延伸的一排地震電纜。每一個(gè)地震電纜或“拖纜”包括提供一些功能的多種儀器。這些儀器中有一些，即典型地被稱作“水中聽音器”的聲接收器接收反射的波并產(chǎn)生上述數(shù)據(jù)。
在傳統(tǒng)的拖曳陣列勘測(cè)中，地震電纜通常拖曳50-100米遠(yuǎn)。本發(fā)明說明書源于離散空間取樣理論，其規(guī)定了用于陣列檢測(cè)舷側(cè)地震信號(hào)、分辨和抑制舷側(cè)線性噪聲的最大電纜間距。最大電纜間隔又對(duì)整體聯(lián)絡(luò)測(cè)線接收器陣列覆蓋設(shè)置了限制，這是因?yàn)榈卣痣娎|的總數(shù)由任何給定的地震船的拖曳能力所限制。
電纜間隔的限制導(dǎo)致了許多重要的結(jié)果。例如，它限制了陣列的最大廣度，從而增加了勘測(cè)船和拖曳陣列為覆蓋勘測(cè)陣列而必須通過的次數(shù)。這增加了勘測(cè)的成本。這也對(duì)勘測(cè)設(shè)置了技術(shù)限制。例如，它限制了聲波在地下地層中的反射體和拖纜的接收器處的入射角度。
本發(fā)明旨在解決或至少減少上述的一個(gè)或所有問題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括，在其許多方面和實(shí)施例中，一種用于拖曳陣列、海洋地震勘測(cè)的方法和設(shè)備。更具體地說，該方法包括訪問一組在寬拖曳海洋地震勘測(cè)中獲取的多分量地震數(shù)據(jù)；在聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向上插入來自所獲取的地震數(shù)據(jù)的一組地震數(shù)據(jù)，以使組合起來的所獲取的和插入的地震數(shù)據(jù)符合用于陣列檢測(cè)舷側(cè)地震信號(hào)、分辨和抑制舷側(cè)線性噪聲的離散空間取樣理論的要求。在一些方面，本發(fā)明包括程序存儲(chǔ)介質(zhì)和/或用于執(zhí)行這樣的方法的程序計(jì)算機(jī)。該設(shè)備是一個(gè)寬拖曳陣列，包括被電纜間隔所間隔開的多個(gè)拖纜，所述電纜間隔大于由離散空間取樣理論確定的、用于陣列檢測(cè)舷側(cè)地震信號(hào)、分辨和抑制舷側(cè)線性噪聲的最大電纜間距。



可以結(jié)合附圖參考下述說明來理解本發(fā)明，圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的部件，其中 圖1A和圖1B描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面來應(yīng)用的海洋地震勘測(cè)； 圖2概念性地描繪了用于圖1A和圖1B的海洋地震勘測(cè)的傳感器裝置； 圖3示出了可以在本發(fā)明的一些方面中使用的計(jì)算設(shè)備的硬件和軟件架構(gòu)的選擇部分； 圖4描繪了在一些實(shí)施例中的其上可以應(yīng)用本發(fā)明的一些方面的計(jì)算系統(tǒng)； 圖5圖示了在示例性實(shí)施例的描述中應(yīng)用的笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)； 圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面應(yīng)用的方法的具體實(shí)施例； 圖7圖示了可以迭代以滿足離散空間取樣理論的技術(shù)要求的單個(gè)接收器位置的插入； 圖8圖示了對(duì)于圖7所示的插入可替換的單個(gè)接收器位置的插入； 圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一方面應(yīng)用的方法的具體實(shí)施例； 盡管本發(fā)明可容許各種修改和替換的形式，附圖在此以實(shí)例的形式圖示了詳細(xì)描述的具體實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解為此處對(duì)具體實(shí)施例的說明不旨在將本發(fā)明限制為公開的具體形式，而相反，在由所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)，旨在覆蓋所有修改、等同和替換形式。

具體實(shí)施例方式 下面描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。為了清楚起見，本說明書中不描述實(shí)際應(yīng)用的所有特征。當(dāng)然要意識(shí)到在對(duì)任何這樣的實(shí)際實(shí)施例的改進(jìn)中，許多具體應(yīng)用的決定是為了達(dá)到研制者的具體目標(biāo)，諸如服從系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的限制，這對(duì)每一個(gè)應(yīng)用都不同。此外，還應(yīng)意識(shí)到這樣的研制工作，即使復(fù)雜并且耗時(shí)，也是收益于本發(fā)明的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員采取的常規(guī)工作。
總體來講，在第一方面中，本發(fā)明包括使用“寬拖曳”陣列獲取地震數(shù)據(jù)的一種方法和設(shè)備。“寬拖曳”陣列是其中電纜間隔超過了由離散空間取樣理論確定的用于陣列檢測(cè)舷側(cè)地震信號(hào)、分辨和抑制舷側(cè)線性噪聲的最大電纜間距的陣列?？傮w來講，這是指聯(lián)絡(luò)測(cè)線電纜間距超過了約100m的陣列。從獲取的數(shù)據(jù)插入/外推另外的數(shù)據(jù)以滿足離散空間取樣理論的技術(shù)要求。獲取的數(shù)據(jù)和插入/外推的數(shù)據(jù)一起合理地逼近從傳統(tǒng)的拖曳陣列檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)。然而，組合的數(shù)據(jù)可以被更經(jīng)濟(jì)地獲取并且提供傳統(tǒng)地獲取的拖曳陣列數(shù)據(jù)所不具備的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。
在示例性實(shí)施例中，由于下述使用的插入/外推技術(shù)，該方法基于多分量地震數(shù)據(jù)的獲取。圖1A和圖1B圖示了拖曳陣列勘測(cè)101中的拖曳陣列勘測(cè)系統(tǒng)100，這兩張圖是本發(fā)明的各個(gè)方面的示例性實(shí)施例。在該具體實(shí)施例中，勘測(cè)系統(tǒng)100總體包括由其上是計(jì)算設(shè)備109的勘測(cè)船106拖曳的陣列103。拖曳陣列103包括8個(gè)海洋拖纜112(僅示出了一個(gè))，例如，其中每一個(gè)海洋拖纜可以有6km長(zhǎng)。注意拖曳陣列103中的拖纜112的數(shù)目不是本發(fā)明實(shí)施的實(shí)質(zhì)。因此，可供替換的實(shí)施例可以應(yīng)用不同數(shù)目的拖纜112。在一些實(shí)施例中，與傳統(tǒng)距離例如700m相對(duì)，陣列103的最外面的拖纜112可以分開例如差不多770m-1120m。
注意此處討論的距離是“近似的”。此處使用的術(shù)語“近似的”是指本領(lǐng)域公知的含義，即難以始終如一地在整個(gè)地震勘測(cè)101中保持拖纜112的位置。在地震勘測(cè)101中，諸如潮汐和風(fēng)的環(huán)境條件有時(shí)將全部或部分拖纜112推離其想要的位置。因此，如下所述，拖纜112包括定位裝置以幫助抵消這些類型的因素。盡管如此，從想要的位置偏移還是會(huì)發(fā)生并且它們可以影響聯(lián)絡(luò)測(cè)線電纜間隔。術(shù)語“近似的”反映了這個(gè)現(xiàn)實(shí)并且在上下文中表明從修正的距離的偏移在工業(yè)中的人員可以普遍接受的程度之內(nèi)。
拖曳陣列103是寬“陣列”，這是由于拖纜112被“寬”聯(lián)絡(luò)測(cè)線電纜間隔所間隔開。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到最大電纜間隔是進(jìn)行勘測(cè)所使用的地震信號(hào)的頻率的函數(shù)。因此，上述100m的示例性傳統(tǒng)聯(lián)絡(luò)測(cè)線電纜間隔是根據(jù)傳統(tǒng)實(shí)施中典型地使用的信號(hào)頻率，例如6Hz-120Hz確定的。相似地，770m-910m的示例性聯(lián)絡(luò)測(cè)線廣度是那些相同頻率的函數(shù)。如果顯著不同的頻率被用于地震勘測(cè)信號(hào)，最大聯(lián)絡(luò)測(cè)線間隔的實(shí)際距離將因此而變化。因此，根據(jù)本發(fā)明聯(lián)絡(luò)測(cè)線間隔是否是“寬”的不完全是距離的函數(shù)，而是相對(duì)于在沒有實(shí)施本發(fā)明的傳統(tǒng)的實(shí)施中達(dá)到的距離的距離的函數(shù)。
如圖所示，地震源115也在被勘測(cè)船106所拖曳。注意，在可供替換的實(shí)施例中，地震源115可以不被勘測(cè)船106所拖曳，而是被第二艘船(未示出)所拖曳，懸掛在浮標(biāo)(未示出)上，或者以本領(lǐng)域中熟知的其它方式部署。熟知的地震源包括諸如爆炸物和氣槍的脈沖源、以及發(fā)射具有更可控的振幅和頻譜的波的振動(dòng)源。使用本領(lǐng)域熟知的任何這樣的源來實(shí)現(xiàn)地震源115。在示例性的實(shí)施例中，地震源115包括氣槍或氣槍陣列。
在每一個(gè)拖纜112的前面是一個(gè)偏轉(zhuǎn)器118，并且在每一個(gè)拖纜112的后面是一個(gè)拖尾浮標(biāo)120(僅示出了一個(gè))。偏轉(zhuǎn)器118水平地或在聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向上定位離勘測(cè)船106最近的拖纜112的前端113。拖尾浮標(biāo)120在離勘測(cè)船106最遠(yuǎn)的拖纜112的尾部114處產(chǎn)生拖拉。由偏轉(zhuǎn)器118和拖尾浮標(biāo)120在拖纜112上產(chǎn)生的張力導(dǎo)致圖1所示的拖纜112的大體線性形狀。
在偏轉(zhuǎn)器118和拖尾浮標(biāo)120之間是多個(gè)被稱為為“吊艙”122的地震電纜定位裝置，吊艙122以規(guī)律的間隔，諸如每200到400米沿地震電纜設(shè)置。在該具體實(shí)施例中，吊艙122用于控制拖曳拖纜112的深度，典型地為幾米。在一個(gè)具體實(shí)施例中，由受讓人Western Geco在它們的地震勘測(cè)中所使用的Q-finTM可控吊艙來實(shí)現(xiàn)可控吊艙118。
設(shè)計(jì)、操作和使用這樣的可控吊艙的原理可在根據(jù)為2005年11月23日的英國(guó)專利申請(qǐng)GB2414299A(“299’申請(qǐng)”)中公開了一種合適的插入技術(shù)。此申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^引用而被并入，如同其關(guān)于插入/內(nèi)插的教導(dǎo)被逐字在此陳述過一樣。
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，在此摘錄‘299申請(qǐng)的選擇部分。在這個(gè)具體技術(shù)中，使用來自多分量拖纜的勘測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)出插入或外推遠(yuǎn)離拖纜的位置的壓力數(shù)據(jù)的濾波器。該濾波器可以部分地基于壓力數(shù)據(jù)的擴(kuò)展級(jí)數(shù)。擴(kuò)展級(jí)數(shù)總體被定義為用在一個(gè)點(diǎn)或圍繞一個(gè)點(diǎn)的空間的函數(shù)或數(shù)據(jù)組的漸增的高階導(dǎo)數(shù)的和來表示該函數(shù)或數(shù)據(jù)組。
最常用的擴(kuò)展級(jí)數(shù)之一是泰勒級(jí)數(shù)。而泰勒級(jí)數(shù)總體不適用于大距離的外推振動(dòng)函數(shù)，該技術(shù)基于這樣的實(shí)現(xiàn)在地震應(yīng)用中波以近于垂直的入射到達(dá)接收器。對(duì)于某些應(yīng)用，特別是對(duì)于在數(shù)據(jù)組的已知點(diǎn)之間的插入，本發(fā)明的另一種優(yōu)選形式是使用具有修改的權(quán)重的泰勒級(jí)數(shù)，更優(yōu)選地使用被稱作重心或三角權(quán)重的權(quán)重。
盡管已經(jīng)在地震理論中提出了擴(kuò)展級(jí)數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中擴(kuò)展級(jí)數(shù)是嚴(yán)重受限制的，這是因?yàn)檫@樣的擴(kuò)展導(dǎo)致難以評(píng)估的聯(lián)絡(luò)測(cè)線項(xiàng)。缺少準(zhǔn)確的質(zhì)點(diǎn)速率導(dǎo)致進(jìn)一步的問題沒有這些數(shù)據(jù)，內(nèi)插和外推造成的誤差使得結(jié)果不可靠?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多分量拖纜能夠提供與數(shù)據(jù)直接或間接相關(guān)的準(zhǔn)確的質(zhì)點(diǎn)速率。在一個(gè)實(shí)施例中，濾波器或擴(kuò)展級(jí)數(shù)中數(shù)據(jù)的第一階聯(lián)絡(luò)測(cè)線導(dǎo)數(shù)僅替換為波場(chǎng)量的主測(cè)線勘測(cè)。在另一個(gè)實(shí)施例中，濾波器或擴(kuò)展級(jí)數(shù)中數(shù)據(jù)的第二階聯(lián)絡(luò)測(cè)線導(dǎo)數(shù)進(jìn)一步替換為波場(chǎng)量的主測(cè)線導(dǎo)數(shù)和勘測(cè)。擴(kuò)展級(jí)數(shù)的第一階是準(zhǔn)確的，更優(yōu)選地其第二階擴(kuò)展項(xiàng)也是準(zhǔn)確的。希望將級(jí)數(shù)擴(kuò)展為波場(chǎng)量的可用勘測(cè)允許的最高階。然而，項(xiàng)包括越來越多的勘測(cè)數(shù)據(jù)的復(fù)雜的導(dǎo)數(shù)。從而，這樣的擴(kuò)展被優(yōu)選地限制到可被準(zhǔn)確地勘測(cè)的數(shù)據(jù)替換或表示的項(xiàng)。
更技術(shù)地說，在勘測(cè)100期間，間或地激活源115，如圖2A所示傳感器200、203在頻率和時(shí)間窗內(nèi)“聽”諸如由發(fā)射的波場(chǎng)的路徑中的地震特征引起的反射和/或折射信號(hào)的聲信號(hào)。作為這樣的勘測(cè)的結(jié)果，在位置x，y和時(shí)間t處獲得一組壓力數(shù)據(jù)P(x，y，t)和一組速率相關(guān)數(shù)據(jù) V(x，y，t)＝(Vx(x，y，t)，Vy(x，y，t)，Vz(x，y，t)) (1 其中該組速率相關(guān)數(shù)據(jù)是通過使用拖纜的多分量能力獲得的。注意記錄的數(shù)據(jù)總體僅沿跟隨拖纜的3D空間中的1D曲線可用。典型地，拖纜在大致恒定的深度z大約位于xy平面內(nèi)。速率是具有例如x、y和z方向的分量的向量。坐標(biāo)是笛卡爾坐標(biāo)，如圖5所示，其中x作為與拖纜112的主軸線平行的主測(cè)線方向，并且y作為與拖纜112的軸線垂直并與(理想)海面或海平面平行的聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向，其中平行拖纜在所述(理想)海面或海平面中被拖曳。z方向被取為垂直并正交于x和y。
應(yīng)用公知的泰勒定理，可以將解析波場(chǎng)外推以遠(yuǎn)離波場(chǎng)及其導(dǎo)數(shù)是已知的位置 (2 其中O(Δn)表示泰勒擴(kuò)展中忽略的項(xiàng)的階(在等式(2)中n＝4)，并且操作符

表示空間偏導(dǎo)數(shù)-在本例中是相對(duì)于x方向。泰勒級(jí)數(shù)是無限的并且對(duì)于遠(yuǎn)離波場(chǎng)及其導(dǎo)數(shù)是已知的位置的任何距離的外推都是有效的。通過截?cái)嗵├占?jí)數(shù)來限制外推的范圍。在下述實(shí)例中，壓力數(shù)據(jù)被外推。
運(yùn)動(dòng)的一般等式的應(yīng)用產(chǎn)生 和 其中

分別表示Vx和Vy的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，ρ是水的密度。使用等式(4)替換壓力的聯(lián)絡(luò)測(cè)線導(dǎo)數(shù)，可獲得壓力的遠(yuǎn)離多分量拖纜的第一階準(zhǔn)確的泰勒擴(kuò)展所需要的所有項(xiàng) 在等式(5)中，存在是否通過等式(3)將關(guān)于壓力的主測(cè)線導(dǎo)數(shù)表示為質(zhì)點(diǎn)速率的主測(cè)線分量的導(dǎo)數(shù)的選擇。然而，在本實(shí)例中，始終使用壓力的主測(cè)線導(dǎo)數(shù)。可以將等式(5)的變量應(yīng)用于z方向上的擴(kuò)展。
從在海面的附近(例如在6米深處)拖曳的多分量拖纜的壓力的第二階聯(lián)絡(luò)測(cè)線導(dǎo)數(shù)可以表示為 (6 等式(6)被表示為空間-頻率域，h表示作為時(shí)間和空間的函數(shù)的每一個(gè)記錄元件的瞬間深度，并且k＝ω/c是波數(shù)目，其中ω是角速度，c是水中的速率。為了應(yīng)用于時(shí)間不同的風(fēng)大浪急的海面，使用了使用等式(6)的壓縮濾波器的空間-時(shí)間實(shí)施。這可以通過由縮短的泰勒擴(kuò)展(等于時(shí)間域中的時(shí)間導(dǎo)數(shù))近似等于取決于k的項(xiàng)、或者通過重疊其中浪高在每一個(gè)窗內(nèi)都被認(rèn)為是恒定的三角窗來成功地實(shí)現(xiàn)。
結(jié)合等式(2)、等式(4)和等式(6)，可以將遠(yuǎn)離多分量拖纜的壓力的泰勒擴(kuò)展寫為精確到第二階 (7 已經(jīng)導(dǎo)出以可勘測(cè)數(shù)據(jù)表示的第一和第二階泰勒擴(kuò)展的表達(dá)式，這些表達(dá)式可用作為濾波器應(yīng)用于關(guān)于地震勘測(cè)和數(shù)據(jù)分析的各種問題。一個(gè)實(shí)際的濾波器可以通過導(dǎo)數(shù)的對(duì)應(yīng)的有限差近似值來逼近諸如導(dǎo)數(shù)的分析表達(dá)式。
因此，根據(jù)本發(fā)明用于濾波器的應(yīng)用大致包括使用多分量拖纜獲得多分量數(shù)據(jù)，使用具有如上替換的聯(lián)絡(luò)測(cè)線項(xiàng)的擴(kuò)展等式并使用合適的計(jì)算裝置來確定插入或外推數(shù)據(jù)。
這些問題中的第一個(gè)涉及沿拖纜方向上的壓力數(shù)據(jù)的插入和內(nèi)插以得到在接收器的位置之間的占的數(shù)據(jù)集的值。在已知波場(chǎng)及其導(dǎo)數(shù)中的一些的值的兩個(gè)點(diǎn)之間插入波場(chǎng)的問題在一維上是公知的，并且可以通過使厄密多項(xiàng)式與數(shù)據(jù)相適應(yīng)來解決。
如果P和Vx都被記錄，則多分量拖纜將在主測(cè)線勘測(cè)中具有一些冗余?？梢允褂迷撊哂嘁允苟喾至客侠|中的噪聲衰減。對(duì)于存在P和Vx的記錄值的情況，并且為了通過濾波來抑制P上的噪聲，最大所需傳感器間距可以放松，如果可以通過插入產(chǎn)生足夠密集的數(shù)據(jù)值的柵格。由于水中聽音器分量上的噪聲將被空間混淆，該方法可以需要一個(gè)用于一旦已知壓力分量上的噪聲即可預(yù)測(cè)水中聽音器分量上的噪聲的模型。
厄密多項(xiàng)式允許我們?cè)趚＝x0和x＝x1之間插入根據(jù)相鄰的P和Vx記錄的P數(shù)據(jù)，即使可以在P記錄本身上空間混淆傳播得最慢的噪聲模式 (8 其中厄密多項(xiàng)式被寫作下式的函數(shù) 第二個(gè)應(yīng)用是遠(yuǎn)離拖纜的外推。
為了將壓力數(shù)據(jù)外推以遠(yuǎn)離多分量拖纜，但又不進(jìn)入另一個(gè)多分量拖纜的方向中，可以沿拖纜向到外推數(shù)據(jù)的點(diǎn)具有最短的距離的沿拖纜的點(diǎn)應(yīng)用一維厄密插入。可以通過計(jì)算具有光譜精確度的泰勒外推(等式(5)或等式(7))所需要的不同的項(xiàng)在拖纜方向上的導(dǎo)數(shù)將沿拖纜的插入執(zhí)行到任意精確度，只要所需要的項(xiàng)沒有空間混淆。然而，厄密插入不能任意延伸，這是因?yàn)樵诎ǜ唠A的導(dǎo)數(shù)的同時(shí)將放大更多噪聲。
第三個(gè)問題涉及兩個(gè)多分量拖纜之間的壓力數(shù)據(jù)的插入和內(nèi)插。厄密插入很可能不能在拖纜之間聯(lián)絡(luò)測(cè)線使用，這是因?yàn)橛糜诤罄m(xù)的泰勒外推的項(xiàng)可能被混淆。取而代之，對(duì)于這個(gè)特殊的情況，需要得到泰勒內(nèi)插公式的修改形式以限制相鄰?fù)侠|之間的外推波場(chǎng)。
如果波場(chǎng)及其導(dǎo)數(shù)在三角形的角處已知并且想要將波場(chǎng)插入到三角形內(nèi)部的一個(gè)點(diǎn)，則第一種可能的方法是對(duì)三個(gè)點(diǎn)中的每一個(gè)使用2D泰勒擴(kuò)展(等式(1))，然后根據(jù)它們的重心權(quán)重線性插入或加權(quán)三個(gè)值。然而，已經(jīng)示出了這將導(dǎo)致內(nèi)插的波場(chǎng)具有比可以達(dá)到的小一級(jí)的精確度，如果稍微修改泰勒擴(kuò)展系數(shù)使得插入值與在三角形的所有角處的數(shù)據(jù)一次不止一個(gè)地相適應(yīng)。修改的泰勒擴(kuò)展的實(shí)例可以例如在D.Kraaijpoel近期的論文“地震放射場(chǎng)和放射場(chǎng)地圖理論及算法(Seismic Ray Fields and Ray Field MapsTheory andAlgorithms)”，烏得勒支大學(xué)(Utrecht University)(2003)中找到。
因此，為了在兩個(gè)多分量拖纜之間內(nèi)插波場(chǎng)，接收器位置的域被分成三角形，以使在兩個(gè)拖纜中間的每一個(gè)點(diǎn)都落于每一個(gè)角都具有接收器位置的三角形之內(nèi)。然后使用修改的泰勒擴(kuò)展將波場(chǎng)從三個(gè)記錄位置中的每一個(gè)外推至內(nèi)部的點(diǎn)。然后使用重心(三角形)權(quán)重平均數(shù)據(jù)。壓力的第一和第二階修改的泰勒擴(kuò)展是(見例如kraaijpoel，2003) 對(duì)于第一階擴(kuò)展和第二階擴(kuò)展 (11) 與傳統(tǒng)的泰勒擴(kuò)展(等式(5)和等式(7))相比，等式(10)和等式(11)的項(xiàng)前具有不同的系數(shù)。當(dāng)在2D中插入數(shù)據(jù)并且不是用于外推時(shí)最好使用等式(10)和等式(11)。當(dāng)在高度退化的三角形上的拖纜之間內(nèi)插時(shí)也可以使用三角形化。這樣的三角形的一邊由接收器間距形成而其余兩邊由拖纜之間大得多的距離確定。因此，上述等式可以應(yīng)用于Δx→0的極限。
可以對(duì)其應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法的第四個(gè)問題是在源偏移的附近內(nèi)插壓力數(shù)據(jù)。
這是對(duì)于在多抑制的場(chǎng)中的應(yīng)用特別重要的一種特殊情況?？傮w來講，勘測(cè)從圖1所示的多個(gè)相鄰?fù)侠|獲取數(shù)據(jù)。但是在源附近的區(qū)域中沒有獲得數(shù)據(jù)。然而，在源位置，可以在插入中使用對(duì)稱條件以使壓力數(shù)據(jù)相對(duì)于源的位置對(duì)稱。換句話說，遠(yuǎn)離源位置的波場(chǎng)的泰勒擴(kuò)展將只包括對(duì)稱的偶數(shù)項(xiàng)，而沒有反對(duì)稱的奇數(shù)項(xiàng)。對(duì)于直達(dá)波和地球的一維(1D)模型來說該意見是正確的，但對(duì)于地下有變化的情況，該意見不成立。然而，對(duì)稱性可能對(duì)于到附近的偏移的外推是另一個(gè)有力的限制。如果已知近場(chǎng)源標(biāo)記(例如通過使用WesternGeco的CMSTM技術(shù))，則可以添加這樣的信息以限制直接到達(dá)的插入。
最后，另一個(gè)特殊情況是與僅記錄P數(shù)據(jù)(P和所有的主測(cè)線空間導(dǎo)數(shù)是已知的)的傳統(tǒng)的拖纜平行地被拖曳的多分量拖纜。對(duì)于這種情況，上述限制外推的泰勒內(nèi)插公式的修改形式也可以受益于沿傳統(tǒng)拖纜的壓力波場(chǎng)及其主測(cè)線導(dǎo)數(shù)已知這一事實(shí)。
因此，多分量拖纜包括壓力記錄和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的記錄。運(yùn)動(dòng)等式教導(dǎo)我們?nèi)绾胃鶕?jù)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)記錄直接計(jì)算壓力數(shù)據(jù)的梯度，見′299申請(qǐng)。另外，注意在’299申請(qǐng)中，當(dāng)在海面附近拖曳多分量拖纜時(shí)也可以計(jì)算壓力波場(chǎng)的拉普拉斯算子。當(dāng)可獲得壓力波場(chǎng)的第一和可能更高階導(dǎo)數(shù)時(shí)，我們可以依靠插入技術(shù)提供更好的空間取樣數(shù)據(jù)(根據(jù)尼奎斯特取樣定理)，即使多分量拖纜本身相隔太遠(yuǎn)而無法允許僅使用壓力數(shù)據(jù)的插入。
注意，然而，’299申請(qǐng)中首先公開的插入/外推技術(shù)是可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種技術(shù)。根據(jù)其在其它上下文中的使用，其它合適的技術(shù)在本領(lǐng)域中也是已知的?？梢允褂帽绢I(lǐng)域中公知的任何合適的技術(shù)將獲取的多分量地震數(shù)據(jù)插入/外推到想要的源/接收器位置。
圖7圖示了對(duì)于地震勘測(cè)101中的單個(gè)接收器位置603，到基線勘測(cè)601中的對(duì)應(yīng)的接收器位置606的一個(gè)插入。注意上述公開的插入/外推技術(shù)在多維中操作。在圖7中，如虛線的箭頭所圖示的，在主測(cè)線和聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向上都將接收器位置606插入到位置603。然而，之前提到過，該插入是軟件實(shí)現(xiàn)的處理技術(shù)的結(jié)果。圖7圖示的實(shí)施例僅在主測(cè)線和聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向插入，但該技術(shù)還可應(yīng)用于在垂直或z軸方向上的插入。
圖8圖示了對(duì)于地震勘測(cè)101中的單個(gè)接收器位置803和基線勘測(cè)601中的對(duì)應(yīng)的接收器位置806的可替換的插入。此處電纜間隔超過了額定的110m-130m的距離，在該距離上，上述公開的插入方法準(zhǔn)確地并且可靠地在主測(cè)線、聯(lián)絡(luò)測(cè)線、垂直維度中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行插入/外推。然而，偏移不超過額定范圍的兩倍，或160m。在圖8中，接收器位置803、806在主測(cè)線和聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向上被插入/外推至以虛線的箭頭圖示的這兩個(gè)位置中間的位置809。然而，之前提到過，該插入/外推是軟件實(shí)現(xiàn)的處理技術(shù)的結(jié)果。圖8圖示的實(shí)施例僅在主測(cè)線和聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向上插入/外推，但該技術(shù)還可應(yīng)用于在垂直或z軸方向上的插入/外推。
因此，另一方面，本發(fā)明包括圖9中圖示的方法900，包括訪問在寬拖曳海洋地震勘測(cè)中獲取的一組多分量地震數(shù)據(jù)(在903)；在聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向插入來自獲取的地震數(shù)據(jù)的一組地震數(shù)據(jù)(在906)，以使結(jié)合的獲取的和插入的地震數(shù)據(jù)滿足對(duì)于陣列檢測(cè)舷側(cè)地震信號(hào)、分辨和抑制舷側(cè)線性噪聲的離散空間取樣理論要求。在示例性實(shí)施例中，訪問地震數(shù)據(jù)可以包括訪問遺留數(shù)據(jù)，并且獲取的地震數(shù)據(jù)可以包括壓力和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。插入聯(lián)絡(luò)測(cè)線地震數(shù)據(jù)可以包括將聯(lián)絡(luò)測(cè)線數(shù)據(jù)插入到從獲取的數(shù)據(jù)被獲取的位置偏移約110m-160m的位置。插入聯(lián)絡(luò)測(cè)線地震數(shù)據(jù)還可以包括將聯(lián)絡(luò)測(cè)線數(shù)據(jù)插入到兩個(gè)聯(lián)絡(luò)測(cè)線位置中間的一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)處根據(jù)在這兩個(gè)聯(lián)絡(luò)測(cè)線位置獲取的地震數(shù)據(jù)獲取地震數(shù)據(jù)。
如上所述，此處詳細(xì)的說明的一些部分是以包括計(jì)算系統(tǒng)或計(jì)算裝置的存儲(chǔ)裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)位的操作的符號(hào)表示的軟件實(shí)現(xiàn)處理的形式呈現(xiàn)的。這些說明和表示是本領(lǐng)域人員使用的能最有效地將他們的工作的實(shí)質(zhì)傳達(dá)給本領(lǐng)域其它的人員的工具。處理和操作要求對(duì)物理量的物理操縱。通常，盡管不是必需的，這些量的形式是能夠被存儲(chǔ)、傳送、組合、比較和其它操作的電、磁或光信號(hào)。主要出于通用的原因，有時(shí)已經(jīng)證明將這些信號(hào)稱作位、值、元素、符號(hào)、字符、術(shù)語、數(shù)字之類是方便的。
應(yīng)該注意，然而，所有這些和相似的項(xiàng)將與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嘟Y(jié)合并且僅僅是施加于這些量的方便的標(biāo)簽。除非特別聲明或顯而易見，在本發(fā)明中這些說明是指電子裝置的行為和處理，該電子裝置操縱并將一些電子裝置的存儲(chǔ)裝置中的表示為物理(電子、磁或光)量的數(shù)據(jù)變換為存儲(chǔ)裝置中、或傳輸中、或顯示裝置中相似地表示為物理量的其它數(shù)據(jù)。表示這樣的說明的術(shù)語的無限制的例子有“處理”、“計(jì)算機(jī)計(jì)算”、“計(jì)算”、“確定”、“顯示”等。
還應(yīng)注意，發(fā)明的軟件實(shí)現(xiàn)的方面典型地在一些形式的程序存儲(chǔ)介質(zhì)上編碼，或在一些類型的傳輸介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)。程序存儲(chǔ)介質(zhì)可以是磁性的(例如軟盤或硬驅(qū)動(dòng)器)或光學(xué)的(例如，壓縮盤只讀存儲(chǔ)裝置或“CD-ROM”)，還可以是只讀的或隨機(jī)存取的。相似地，傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜、光纖、或本領(lǐng)域中熟知的一些其它合適的傳輸介質(zhì)。本發(fā)明不限于這些方面的任何給定實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明因此陳述了通過比傳統(tǒng)的拖曳陣列所使用的“更寬”、或具有更大的最大電纜間距的拖曳的多分量接收器電纜或拖纜記錄的海洋地震數(shù)據(jù)的新的使用。具體地說，本發(fā)明揭示了在獲取中獲得的在改進(jìn)的勘測(cè)效率、上好的圖像質(zhì)量和減少的相關(guān)噪聲方面的益處，以及這些類型的聲勘測(cè)的使用。
例如，在傳統(tǒng)的海洋地震獲取中，地震電纜通常以大約50-100米的間隔被拖曳。該設(shè)計(jì)規(guī)格源于離散空間取樣的理論，該理論規(guī)定了用于陣列檢測(cè)舷側(cè)地震信號(hào)、分辨和抑制舷側(cè)線性噪聲的最大電纜間距。最大電纜間隔又對(duì)整體聯(lián)絡(luò)測(cè)線接收器陣列覆蓋區(qū)設(shè)置了限制，這是因?yàn)榈卣痣娎|的總數(shù)由任何給定的地震船的拖曳能力所限制。利用沿電纜的其它多分量勘測(cè)，可以執(zhí)行插入以準(zhǔn)確地覆蓋實(shí)際數(shù)據(jù)記錄之間的地震場(chǎng)值。
因此，由于這樣的插入是基于聲波動(dòng)方程而不是離散空間取樣理論，聯(lián)絡(luò)測(cè)線電纜間隔不再受傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)法則的束縛。對(duì)于更寬的電纜間隔和更寬的全面接收器陣列，船覆蓋給定勘測(cè)區(qū)所需通過的次數(shù)減少了，附帶改進(jìn)了勘測(cè)操作成本和整體獲取時(shí)間。還可以從“寬”拖曳陣列的使用獲得其它益處。
對(duì)于另一個(gè)實(shí)例，更寬的拖曳部署的另一個(gè)益處是更寬的接收器陣列可以對(duì)任何給定的聲反射器負(fù)擔(dān)更大的3D照明和角度覆蓋?？傮w來講，這導(dǎo)致了在地下更好的地震特性分辨率，這是由于可能會(huì)被不規(guī)則的聲散射物質(zhì)(例如鹽)變模糊的反射器現(xiàn)在可以通過潛在的更寬的視角范圍被看穿。更寬的反射器成像角度范圍還增強(qiáng)了諸如AVO(“振幅對(duì)偏移”)和DHI(“直接碳?xì)浠衔镏甘酒鳌?的標(biāo)準(zhǔn)地震反相方法的分解能力，這是由于這些屬性的分解取決于盡可能不同地多“看”聲反射器。得益于本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說還有其它的優(yōu)點(diǎn)也是顯而易見的。
綜上所述，上述具體實(shí)施例僅是示例性的，得益于此處的教導(dǎo)，可以按照對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的、不相同但等同的方式修改和應(yīng)用本發(fā)明。此外，不限制于此處示出的詳細(xì)架構(gòu)和設(shè)計(jì)，除非在下述權(quán)利要求中進(jìn)行了說明。因此，顯然上述具體實(shí)施例可以被改變或修改并且所有這樣的變形都被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)之內(nèi)。因此，此處要求的保護(hù)如同下述權(quán)利要求中所闡明的。
權(quán)利要求
1.一種地震勘測(cè)方法，包括以下步驟
訪問在寬拖曳海洋地震勘測(cè)中獲取的一組多分量地震數(shù)據(jù)；和
在聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向上插入來自所獲取的地震數(shù)據(jù)的一組地震數(shù)據(jù)，以使組合起來的所獲取的和插入的地震數(shù)據(jù)滿足用于陣列檢測(cè)舷側(cè)地震信號(hào)、分辨和抑制舷側(cè)線性噪聲的離散空間取樣理論的要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中訪問所述獲取的地震數(shù)據(jù)的步驟包括訪問一組遺留多分量地震數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中訪問所述獲取的地震數(shù)據(jù)的步驟包括訪問一組壓力和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中插入聯(lián)絡(luò)測(cè)線地震數(shù)據(jù)的步驟包括內(nèi)插或外推所述聯(lián)絡(luò)測(cè)線地震數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中插入聯(lián)絡(luò)測(cè)線地震數(shù)據(jù)的步驟包括插入和外推所述聯(lián)絡(luò)測(cè)線地震數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所獲取的多分量地震數(shù)據(jù)包括壓力和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中插入聯(lián)絡(luò)測(cè)線地震數(shù)據(jù)的步驟包括將所述聯(lián)絡(luò)測(cè)線數(shù)據(jù)插入到從獲取的數(shù)據(jù)被獲取的位置偏移約110m-160m的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中插入聯(lián)絡(luò)測(cè)線地震數(shù)據(jù)的步驟還包括將所述聯(lián)絡(luò)測(cè)線數(shù)據(jù)插入到兩個(gè)聯(lián)絡(luò)測(cè)線位置之間的一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)處根據(jù)在所述兩個(gè)聯(lián)絡(luò)測(cè)線位置處所獲取的地震數(shù)據(jù)獲取地震數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括下述步驟中的至少一個(gè)
在訪問所述所獲取的數(shù)據(jù)之前對(duì)所述所獲取的數(shù)據(jù)存檔；并且
獲取所述所獲取的數(shù)據(jù)。
10.一種計(jì)算設(shè)備，包括
計(jì)算裝置；
總線系統(tǒng)；和
通過總線系統(tǒng)與計(jì)算裝置進(jìn)行通信的存儲(chǔ)裝置；以及
駐留在存儲(chǔ)裝置上的軟件應(yīng)用，當(dāng)被計(jì)算裝置激活時(shí)，該軟件應(yīng)用執(zhí)行權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法。
11.一種地震勘測(cè)的方法，包括以下步驟
部署寬拖曳陣列；
以預(yù)定圖案在勘測(cè)區(qū)域上拖曳所述寬拖曳陣列；
利用所述寬拖曳陣列在其被拖曳的同時(shí)獲取多分量地震數(shù)據(jù)；和
利用權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法處理所述多分量地震數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括部署地震源的步驟。
13.一種寬拖曳陣列，包括被電纜間隔所間隔開的多個(gè)拖纜，所述電纜間隔大于由離散空間取樣理論確定的、用于陣列檢測(cè)舷側(cè)地震信號(hào)、分辨和抑制舷側(cè)線性噪聲的最大電纜間距。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的寬拖曳陣列，其中至少一個(gè)所述拖纜還包括
電纜；
沿電纜的長(zhǎng)度分布的多個(gè)聲學(xué)傳感器；
沿電纜的長(zhǎng)度分布的多個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器，每一個(gè)所述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)傳感器都與所述聲接收器中相應(yīng)的一個(gè)協(xié)同定位；
多個(gè)定位裝置；以及
多個(gè)位置確定裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的寬拖曳陣列，其中電纜間隔為約110m-約160m。
全文摘要
一種用于拖曳陣列、海洋地震勘測(cè)的技術(shù)，該技術(shù)包括一種方法和設(shè)備。所述方法包括以下步驟訪問在寬拖曳海洋地震勘測(cè)中獲取的一組多分量地震數(shù)據(jù)；和在聯(lián)絡(luò)測(cè)線方向上插入來自獲取的地震數(shù)據(jù)的一組地震數(shù)據(jù)，以使組合起來的所獲取的和插入的地震數(shù)據(jù)滿足用于陣列檢測(cè)舷側(cè)地震信號(hào)、分辨和抑制舷側(cè)線性噪聲的離散空間取樣理論的要求。在一些方面，該技術(shù)包括使用編程存儲(chǔ)介質(zhì)和/或編程計(jì)算機(jī)來執(zhí)行這樣的方法。所述設(shè)備是一個(gè)寬拖曳陣列，包括被電纜間隔所間隔開的多個(gè)拖纜，所述電纜間隔大于由離散空間取樣理論確定的、用于陣列檢測(cè)舷側(cè)地震信號(hào)、分辨和抑制舷側(cè)線性噪聲的最大電纜間距。
文檔編號(hào)G01V1/36GK101548200SQ200780025678
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月6日
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