Способ очистки данных морской сейсмоприемной косы с нерегулярным расположением приемников от ложных отражений

Номер патента: 17293

Опубликовано: 30.11.2012

Авторы: Ван Ден Берг Петер М., Ван Борселен Роальд Дж., Фоккема Якоб Т.

Есть еще 5 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ подавления волн-спутников в сейсмических данных, записанных с помощью морских сейсмоприемных кос с нерегулярным расположением приемников, включающий

получение посредством преобразования в спектральную область сейсмических данных для каждого возбуждения сейсмического источника и для каждой частоты;

итерационную обработку преобразованных сейсмических данных по схеме с сопряженными градиентами, использующей физически обоснованный предобуславливатель, для получения методом наименьших квадратов решения нормальной системы уравнений, составленной для системы уравнений очистки, и обратное преобразование этого решения в пространственно-временную область для получения очищенных сейсмических данных.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение сейсмических данных включает

получение сейсмических данных, записанных морской косой;

получение записанных сейсмических данных для некоторого возбуждения сейсмического источника;

преобразование записанных сейсмических данных для некоторого возбуждения сейсмического источника из пространственно-временной области в пространственно-частотную область;

получение преобразованных сейсмических данных для некоторой частоты и

преобразование преобразованных сейсмических данных для некоторой частоты из пространственно-частотной области в спектральную область.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что преобразование записанных сейсмических данных включает преобразование рассеянного акустического волнового поля из пространственно-временной (x1R,x2R,x3R,t) области в пространственно-частотную (x1R,x2R,x3R,s) область с использованием преобразования Фурье, так что

Psct = Psct(x1,qR,x2,rR,x3R;s),

где

s = jw = j2pf,

psct - рассеянное акустическое волновое поле в пространственно-частотной области,

x1,qR - координата приемника вдоль линии наблюдения,

q - количество приемников вдоль линии наблюдения,

х2,rR - координата приемника в направлении поперек профиля,

r - количество приемников в направлении поперек профиля,

x3R - глубина приемника как функция x1,qR и х2,rR,

s - параметр комплексного преобразования Лапласа,

j - мнимая единица Ö-1,

w - круговая частота,

f - частота.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что преобразование преобразованных сейсмических данных включает преобразование рассеянного волнового поля psct из пространственно-частотной области (x1R,x2R,x3R,s) в спектральную область (sαn,sβm,x3R,s) по формуле

Рисунок 1

где

Рисунок 2

Pn,msct - рассеянное акустическое волновое поле в спектральной области,

n - спектральное число вдоль линии наблюдения,

m - спектральное число в направлении поперек профиля,

δx1R - интервал дискретизации приема вдоль линии наблюдения,

δx2R - интервал дискретизации приема в направлении поперек профиля,

jsαn - спектральный параметр Фурье вдоль линии наблюдения,

δ(sα) - интервал спектральной дискретизации вдоль линии наблюдения,

jsβm - спектральный параметр Фурье в направлении поперек профиля,

δ(sβ) - интервал спектральной дискретизации в направлении поперек профиля,

N - общее число приемников вдоль линии наблюдения и

М - общее число приемников в направлении поперек профиля.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что включает

определение системы уравнений для очистки преобразованных сейсмических данных для некоторой частоты;

определение нормальной системы уравнений для системы уравнений очистки и

применение к этой нормальной системе уравнений физически обоснованного предобуславливателя.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что определение системы уравнений для очистки включает использование следующего выражения:

Рисунок 3

в котором матрица системы Kq,r,n,m задана выражением

Рисунок 4

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что определение нормальной системы уравнений включает использование следующего выражения:

Рисунок 5

где матрица An',m',n,m задана выражением

Рисунок 6

известный вектор Bn',m' задан выражением

Рисунок 7

n и n¢ - спектральные числа вдоль линии наблюдения,

m и m¢ - спектральные числа в направлении поперек профиля, а

черта обозначает комплексное сопряжение.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что предобуславливатель включает обратную матрицу системы уравнений для горизонтальной косы.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что использование предобуславливателя включает использование следующего выражения:

Рисунок 8

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что применение итерационной обработки по схеме с сопряженными градиентами включает

выбор исходной оценки, соответствующей значению счетчика итераций k = 0

Pndgh(0)=0, rq(0)=pqsct

расчет оценок, соответствующих значению счетчика итераций k = 1, по следующим формулам:

Рисунок 9

выполнение нижеследующих действий до тех пор, пока не будет выполнено условие критерия отклонения:

увеличение счетчика итераций до k = k+1 и

расчет оценок для значения счетчика итераций k, используя предшествующие оценки, рассчитанные для k-1, по следующим формулам:

Рисунок 10

11. Способ по п.5, отличающийся тем, что критерий отклонения задан выражением

Рисунок 11

12. Способ по п.4, отличающийся тем, что обратное преобразование решения включает использование следующего выражения:

Рисунок 12

Текст

Смотреть все

ИСПРАВЛЕННОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ 2009.04.07 СПОСОБ ОЧИСТКИ ДАННЫХ МОРСКОЙ СЕЙСМОПРИЕМНОЙ КОСЫ С НЕРЕГУЛЯРНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ПРИЕМНИКОВ ОТ ЛОЖНЫХ ОТРАЖЕНИЙ(56) Сысоев Анатолий Павлович. Технология построения объемных сейсмологических моделей по данным разномасштабной сейсморазведки. Автореферат. Новосибирск, 2005 Сейсмические данные получают преобразованием в спектральную область данных для каждого возбуждения сейсмического источника в морской косе и для каждой частоты. Преобразованные сейсмоданные итерационно обрабатывают по схеме с сопряженными градиентами, использующей физически обоснованный предобуславливатель, для получения методом наименьших квадратов решения нормальной системы уравнений, составленной для системы уравнений очистки. Это решение обратно преобразуют в пространственно-временную область для получения очищенных сейсмоданных. Ван Борселен Роальд Дж., Ван Ден Берг Петер М., Фоккема Якоб Т. (NL) Хмара М.В. (RU) Примечание: библиография отражает состояние при переиздании(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ПГС ГЕОФИЗИКАЛ АС (NO) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение в целом относится к области геофизических способов разведки. Изобретение в особенности относится к области подавления волн-спутников в данных морской сейсмоприемной косы. Предшествующий уровень техники В нефте- и газодобыче геофизические способы разведки обычно используются как одно из средств поиска и оценки погребенных формаций. Геофизические способы разведки поставляют данные о геологическом строении земли, которые полезны для поиска и извлечения ценных минеральных ресурсов, в частности для поиска залежей таких углеводородов, как нефть и природный газ. Хорошо известен такой геофизический способ разведки, как сейсморазведка. При наземной сейсморазведке сейсмический сигнал генерируется на поверхности или вблизи поверхности земли и затем распространяется вниз в геологическую среду. При морской сейсморазведке сейсмический сигнал также может распространяться вниз сквозь слой воды, покрывающий геологическую среду. Для генерации сейсмического сигнала применяются источники сейсмических волн; последние, распространяясь в землю, по меньшей мере, частично отражаются сейсмическими отражателями геологической среды. Как правило, такими сейсмическими отражателями являются границы погребенных формаций, имеющих разные упругие свойства, в частности разные скорости распространения звуковой волны и разные плотности породы, что ведет к изменениям акустического импеданса на границах формаций. Отраженные сейсмические волны улавливаются и записываются сейсмодатчиками (называемыми также сейсмоприемниками), расположенными на поверхности или вблизи поверхности земли, в слое воды, покрывающей геологическую среду, или на известной глубине в скважине. Итоговые сейсмические данные, собранные в процессе сейсморазведки, обрабатываются для выделения информации о геологической структуре и свойствах погребенных формаций в зоне проведения сейсморазведки. Эти обработанные сейсмические данные обрабатываются для визуального представления и анализа на потенциальное содержание углеводородов в составе погребенных формаций. Целью обработки сейсмических данных является извлечение из этих сейсмических данных возможно более полной информации о погребенных формациях, чтобы дать адекватное изображение геологической среды. Для обнаружения мест геологической среды, где есть вероятность обнаружить залежи нефти, на сбор, обработку и интерпретацию сейсмических данных тратятся большие деньги. На базе записанных сейсмоданных строятся отражающие границы, которые определяют положение в недрах земли пластов,представляющих интерес; результатом этого процесса является временной или глубинный геологический разрез. Это изображение структуры геологической среды строится для того, чтобы дать возможность интерпретатору выделить места, в которых максимальна вероятность обнаружить залежи нефти. Для того чтобы убедиться в наличии месторождения нефти, надо пробурить скважину. Бурение скважин для определения наличия или отсутствия залежей нефти - чрезвычайно дорогое и затратное по времени предприятие. Поэтому существует непреходящая потребность в улучшении обработки и визуального представления сейсмических данных с тем, чтобы дать такое изображение структуры геологической среды,которое увеличит способность интерпретатора - независимо от того, проводит ли интерпретацию компьютер или человек - оценивать вероятность наличия месторождения нефти в конкретном месте геологической среды. Сейсмические источники, пригодные для генерирования сейсмического сигнала в наземной сейсморазведке, могут включать заряды взрывчатых веществ или вибраторы. В морской сейсморазведке обычно используются сейсмические источники, буксируемые судном и периодически активируемые для генерации акустических волн. Сейсмические источники для генерации акустических волн могут быть разных типов: небольшой заряд взрывчатого вещества, электрическая искра или дуга, морской вибратор и чаще всего пушка. В качестве таких сейсмических источников применяются водяная пушка, паровая пушка и чаще всего пневматическая пушка. Как правило, морской источник сейсмических колебаний включает не одиночный излучатель, а группу пространственно распределенных излучателей. Это в особенности справедливо для пневматических пушек, представляющих в настоящее время наиболее употребительный тип морских сейсмических источников. К подходящим типам сейсмодатчиков обычно относят датчики скорости частиц, особенно в наземной сейсморазведке, и датчики давления воды, особенно в морской сейсморазведке. Иногда вместо или помимо датчиков скорости частиц используются датчики смещения частиц, датчики ускорения частиц или датчики градиента давления. Датчики скорости частиц и датчики давления воды в сейсморазведке обычно называют, соответственно, геофонами и гидрофонами. Сейсмодатчики могут развертываться по отдельности, но чаще они развертываются группами. Кроме того, в морской сейсморазведке датчики давления и датчики скорости частиц могут развертываться вместе; их располагают парами или парными группами. При типовой организации морской сейсморазведки судно сейсморазведки идет по поверхности воды обычно со скоростью около 5 узлов и везет оборудование сбора сейсмических данных, в частности оборудование навигационного управления, управления сейсмическим источником, управления сейсми-1 017293 ческими датчиками и записывающее оборудование. Оборудование управления сейсмическим источником в определенные моменты времени активирует сейсмический источник, буксируемый в подводном положении судном сейсморазведки. Судно сейсморазведки, буксирующее сейсмический источник, или другое судно тянет за собой находящиеся в подводном положении сейсмические косы, называемые также сейсмическими кабелями, которые представляют собой удлиненные напоминающие шланг конструкции. Как правило, судно сейсморазведки буксирует несколько сейсмических кос. Эти сейсмические косы содержат датчики для регистрации волн, вызванных сейсмическим источником и отраженных от отражающих границ. Обычно сейсмические косы содержат датчики давления, например гидрофоны, но предложены и сейсмические косы, содержащие помимо гидрофонов датчики скорости частиц воды, например геофоны, или датчики ускорения частиц, например акселерометры. Датчики давления и датчики движения частиц могут быть развернуты в непосредственной близости друг от друга и располагаться вдоль сейсмического кабеля парами или парными группами. После того как отраженная волна достигнет шланга косы, эта волна продолжает распространяться к поверхности воды, то есть к поверхности раздела вода/воздух, от которой волна отражается вниз и вновь регистрируется гидрофонами шланга косы. Поверхность воды - хороший отражатель; для волн сжатия коэффициент отражения водной поверхности по величине почти равен единице и отрицателен по знаку. Таким образом, волны, отраженные от этой поверхности, будут иметь сдвиг по фазе в 180 относительно волн, распространяющихся вверх. Распространяющаяся вниз волна, регистрируемая приемниками,обычно называется поверхностным отражением, или волной-спутником. Из-за этого поверхностного отражения поверхность воды действует как фильтр, создающий спектральные провалы в записанном сигнале, что затрудняет запись данных вне выбранной ширины полосы. Влияние поверхностного отражения приводит к тому, что на одних частотах записываемый сигнал усиливается, а на других ослабляется. Максимальное ослабление происходит на частотах, для которых длина пробега волны от регистрирующего гидрофона до поверхности воды равна половине длины волны, а максимальное усиление - на частотах, для которых длина пробега волны от регистрирующего гидрофона до поверхности воды равна четверти длины волны. Длина волны акустического сигнала равна скорости, деленной на частоту, а скорость акустических волн в воде составляет около 1500 м/с. Таким образом, легко определить положение результирующего спектрального провала в частотном спектре. Так, например, для сейсмической косы на глубине 7 м и вертикально падающей волны максимальное ослабление произойдет на частоте около 107 Гц, а максимальное усиление - на частоте около 54 Гц. Датчик движения частиц, например геофон, характеризуется направленной чувствительностью, в то время как датчик давления, например гидрофон, - нет. Соответственно, сигналы от восходящей волны,записанные близкорасположенными друг к другу геофоном и гидрофоном, будут синфазны, в то время как соответствующие сигналы от нисходящей волны будут сдвинуты по фазе на 180. Предлагались различные методики использования этого фазового сдвига для уменьшения спектральных провалов, вызванных поверхностным отражением, и, в случае донного расположения регистрирующих приборов, для гашения созданных слоем воды кратных отражений. Следует отметить, что альтернативой парному расположению геофона и гидрофона является достаточная пространственная плотность датчиков, с тем чтобы можно было проинтерполировать или проэкстраполировать соответствующие сигналы, записанные гидрофоном и геофоном, с целью получения двух сигналов для одной и той же точки расположения. При существующем уровне морской сейсморазведки судно сейсморазведки буксирует очень длинные косы со множеством установленных в них сейсмоприемников, как правило, гидрофонов. Эти приемники регистрируют часть рассеянной акустической энергии, излученной генератором сейсмического источника. Акустическая энергия, излученная генератором сейсмического источника, рассеивается отражениями и преломлениями волны в земле. Из-за того что косы очень длинны, содержат много приемников и буксируются движущимся судном, охват по курсу или вдоль линии профилирования оказывается очень велик. При обычном сборе данных морской сейсморазведки приемники косы расположены в так называемых групповых конфигурациях на определенной глубине под поверхностью моря. Это расположение на фиксированном горизонтальном уровне достигается стандартными способами. При таком расположении так называемое первичное отражение, то есть сигнал прямой волны, идущей от источника в геологическую среду и затем к приемникам, сопровождается сигналом помехи, так называемой волной-спутником,распространяющейся от источника в геологическую среду и затем после отражения от поверхности моря к приемникам. Подавление волн-спутников на морских сейсмограммах является первой стадией предварительной обработки сейсмоданных для увеличения их разрешающей способности. Эта процедура называется очисткой. В современных технологиях сбора морских сейсмоданных положения приемников записываются. Для приемников косы, параллельной водной поверхности, очистка может быть осуществлена с помощью сравнительно простой алгебраической операции в спектральной области представления записанных данных. При этом единственным физическим входным параметром является глубина расположения приемников сейсмической косы. Стандартная процедура подавления волн-спутников обуславливается расположением приемников в горизонтальном уровне, параллельном поверхности моря. Однако на практике трудно удержать длинную косу с приемниками на постоянном вертикальном глубинном уровне. Далее так называемая наклонная коса представляет собой пример преднамеренно негоризонтальной косы. Но если приемники расположены нерегулярно одновременно и в горизонтальном, и в вертикальном направлениях, стандартная процедура не работает или, в лучшем случае, дает приближенное решение. Таким образом, имеется потребность в способе подавления волн-спутников на морских сейсмограммах при произвольном вертикальном и горизонтальном расположении приемников. Предпочтительно, чтобы этот способ работал, не требуя каких-либо предварительных знаний о конкретной геологической среде. Сущность изобретения Настоящее изобретение предлагает способ подавления волн-спутников в сейсмических данных, записанных с помощью морских сейсмоприемных кос с нерегулярным расположением приемников. Сейсмические данные получают посредством преобразования в спектральную область данных для каждого возбуждения сейсмического источника в морской косе и для каждой частоты. Преобразованные сейсмические данные итерационно обрабатывают по схеме с сопряженными градиентами, использующей физически обоснованный предобуславливатель, для получения методом наименьших квадратов решения нормальной системы уравнений, составленной для системы уравнений очистки. Это решение обратно преобразуют в пространственно-временную область для получения очищенных сейсмических данных. Перечень фигур Настоящее изобретение и его преимущества будут пояснены в нижеследующем подробном описании и прилагаемых графических материалах, на которых представлены фиг. 1 - блок-схема, иллюстрирующая первый вариант осуществления настоящего изобретения для очистки данных, записанных при произвольном расположении приемников морских сейсмоприемных кос; фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая начальную часть второго варианта осуществления настоящего изобретения для очистки данных, записанных при произвольном расположении приемников морских сейсмоприемных кос; фиг. 3 - блок-схема, иллюстрирующая финальную часть второго варианта осуществления настоящего изобретения для очистки данных, записанных при произвольном расположении приемников морских сейсмоприемных кос; начальная часть показана на фиг. 2, и фиг. 4 - блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления настоящего изобретения, использующий итеративный метод предобусловленных сопряженных градиентов. Хотя изобретение описывается далее в связи с предпочтительными вариантами осуществления,следует понимать, что они не ограничивают объема настоящего изобретения. Напротив, изобретение охватывает все альтернативные варианты, модификации и эквиваленты, которые могут быть включены в объем настоящего изобретения в соответствии с прилагаемой формулой изобретения. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Настоящее изобретение предлагает способ подавления волн-спутников в сейсмоданных, записанных с помощью морских сейсмоприемных кос с произвольным расположением приемников, при условии, что координаты по глубине однозначно связаны с горизонтальными координатами. Это условие исключает вертикальные приемные кабели. В современных системах морского сбора данных такая информация о положении приемников записывается. Рассмотрение процедуры очистки как решения системы уравнений типа Фурье показывает, что это решение выводится из обращения системы уравнений с вполне определенным ядром Фурье. В самом деле, для горизонтального кабеля система уравнений сводится к простому случаю алгебраического оператора. С другой стороны, в случае косы с меняющимися уровнями глубины (однозначно соответствующими каждому горизонтальному положению) очистка может быть осуществлена устойчивым решением по методу наименьших квадратов системы уравнений, в которой теперь все глубины приемников служат физическими входными параметрами для построения ядра системы. Настоящее изобретение работает, не требуя каких-либо предварительных знаний о конкретной геологической среде. Процедура очистки выполняется на массиве записанных данных отдельно для каждого возбуждения источника. Для каждой частоты эта процедура включает способ решения системы уравнений. Решение системы уравнений получают, используя итеративный метод предобусловленных сопряженных градиентов. Предобуславливатель основан на физике самой проблемы, а не на обычно используемых математических предпосылках. В качестве эффективного предобуславливателя применяется обращение горизонтальной косы, так как нерегулярная негоризонтальная коса может рассматриваться как возмущение регулярной горизонтальной косы. Особенностью нерегулярной косы является повышенная чувствительность процедуры очистки к практически нулевой информации в провалах частотной области. Фиг. 1 - это блок-схема, иллюстрирующая первый вариант осуществления настоящего изобретения для очистки данных, записанных при произвольном расположении приемников морских сейсмоприемных кос. В блоке 11 получают преобразованные в спектральную область сейсмические данные для каждого возбуждения сейсмического источника и для каждой частоты. В блоке 12 преобразованные сейсмоданные итерационно обрабатывают по схеме с сопряженными градиентами, использующей физически обоснованный предобуславливатель, для получения методом наименьших квадратов решения нормальной системы уравнений, составленной для системы уравнений очистки. В блоке 13 сейсмические данные обратно преобразуются вновь в пространственно-временную область для получения очищенных сейсмоданных. Фиг. 2 - это блок-схема, иллюстрирующая начальную часть второго варианта осуществления настоящего изобретения для очистки данных, записанных при произвольном расположении приемников морских сейсмоприемных кос. Финальная часть будет обсуждена ниже со ссылкой на блок-схему фиг. 3. В блоке 21 получают сейсмические данные, записанные морской косой. Данные приемников для каждого положения взрыва (возбуждения сейсмического источника) и для всех записанных времен t берутся в качестве входных данных. Пространственное положение приемников в декартовой системе координат обозначается как xR=(x1R,x2R,x3R). В настоящем изобретении глубина приемника x3R=x3R(x1R,x2R) является однозначной функцией горизонтальных координат x1R и x2R. Таким образом, косы не вертикальны, но необязательно горизонтальны. Далее в настоящем изобретении горизонтальные координатыx1R и x2R могут соответствовать нерегулярному расположению приемников. Таким образом, горизонтальные положения приемников в косах не обязательно соответствуют какой-то регулярной решетке. В блоке 22 из сейсмических данных, полученных в блоке 21, получают сейсмограмму взрыва. В блоке 23 осуществляют временное преобразование сейсмограммы взрыва, полученной в блоке 22,из пространственно-временной области в пространственно-частотную. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения рассеянное волновое поле psct в местах расположения приемников преобразуется из пространственно-временной (x1R,x2R,x3R,t) области в пространственно-частотнуюs = j =j2f,psct - рассеянное акустическое волновое поле в пространственно-частотной области,x1,qR - координата приемника вдоль линии наблюдения,q - количество приемников вдоль линии наблюдения,x2,rR - координата приемника в направлении поперек профиля,r - количество приемников в направлении поперек профиля,x3R - глубина приемника как функция x1,qR и x2,rR,s - параметр комплексного преобразования Лапласа,j - мнимая единица -1, - круговая частота иf - частота. Это преобразование рассеянного волнового поля psct в местах расположения приемников выполняется для каждого положения взрыва и может быть осуществлено применением хорошо известных преобразований, например стандартных преобразований Фурье. В блоке 24 получают преобразованные в блоке 23 сейсмические данные для частоты f. В блоке 25 преобразованные сейсмические данные для частоты из блока 24 преобразуются из пространственночастотной области в спектральную область. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения рассеянное волновое поле psct преобразуется из пространственно-частотной области (x1R,x2R,x3R,s) в спектральную область (sn,sm,x3R,s) следующим образом: Здесь Pn,msct - рассеянное акустическое волновое поле в спектральной области,n - спектральное число вдоль линии наблюдения,m - спектральное число в направлении поперек профиля,x1R - интервал дискретизации приема вдоль линии наблюдения,x2R - интервал дискретизации приема в направлении поперек профиля,-4 017293jsn - спектральный параметр Фурье вдоль линии наблюдения,(s) - интервал спектральной дискретизации вдоль линии наблюдения,jsm - спектральный параметр Фурье в направлении поперек профиля,(s) - интервал спектральной дискретизации в направлении поперек профиля,N - общее число приемников вдоль линии наблюдения и М - общее число приемников в направлении поперек профиля. В блоке 26 определяется система уравнений очистки преобразованных сейсмических данных для частоты из блока 25. Так как приемники расположены произвольно, волновое поле в спектральной области не может быть определено в явном виде. Поэтому процедура очистки согласно настоящему изобретению включает решение системы уравнений. При произвольном расположении приемников xR =(x1,qR,x2,rR,x3,q,rR) в спектральной области глубины приемников на негоризонтальной косе задаются однозначной функцией горизонтальных координат приемников. В частности, глубина приемника записывается как x3,q,rR = x3R(x1,qR,x2,rR). В современных системах морского сбора данных эта информация о положении приемника записывается. И операцию очистки можно теперь сжато записать как решение системы уравнений в которой матрица системы Kq,r,n,m дается выражением Здесь неизвестный вектор Pn,mdgh - это очищенное акустическое волновое поле при нулевой глубине,которое в спектральной области дается выражением известный вектор pq,rsct - это записанные сейсмические данные в пространственно-частотной области; он дается выражением а коэффициент вертикального распространения sГn,m - выражением где с - это скорость акустической волны в воде. В блоке 27 процесс продолжается переходом к блоку 31 фиг. 3 для решения системы уравнений,определенной в блоке 26. Фиг. 3 - это блок-схема, иллюстрирующая финальную часть второго варианта осуществления настоящего изобретения для очистки данных, записанных при произвольном расположении приемников морских сейсмоприемных кос. Эта финальная часть продолжает начальный процесс, рассмотренный выше со ссылкой на фиг. 2. В блоке 31 на основе системы уравнений очистки блока 26 фиг. 2 определяется нормальная система уравнений. Так как известный вектор pq,rsct определен в пространственно-частотной области, а неизвестный вектор Pn,mdgh определен в спектральной области, в данном варианте осуществления настоящего изобретения используется решение по методу наименьших квадратов в пространственно-частотной области. Обе части уравнения (5) умножаются на комплексную сопряженную матрицу системы Kq,r,n,m и результаты суммируются по всем значениям количества приемников q вдоль линии наблюдения и количества приемников r в направлении поперек профиля соответственно. После перестановки в последнем суммировании по q и r и суммирования по n и m получается следующая система нормальных уравнений: где n и n - это спектральные числа вдоль линии наблюдения,-5 017293m и m' - спектральные числа в направлении поперек профиля,а черта над матрицей системы Kq,r,n,m обозначает комплексное сопряжение. Основная обработка в настоящем изобретении включает решение этой линейной системы нормальных уравнений в выражении (10). Для существующих конфигураций кос будет получено решение общего вида, но в нем можно учесть и новые конфигурации кос, например наклонные косы. Заметим, что обычная морская коса строго горизонтальной конфигурации является просто частным случаем рассматриваемого в настоящем изобретении общего случая. В этом обычном случае (горизонтальной конфигурации) глубина расположения приемника x3R постоянна и обращение системы уравнений сводится к стандартной процедуре очистки. Эта система уравнений может быть решена с помощью обратного дискретного преобразования Фурье. Выражения (5) и (6) превращаются в систему уравнений Очистка для постоянной x3R может быть выполнена в явном виде в спектральной области. Очищенное поле в спектральной области при нулевом уровне глубины pn,mdgh, определенное в выражении (7),может быть получено непосредственно Имеется много эффективных методов решения общей системы линейных уравнений выражения(10), в частности прямые методы и итерационные методы. Весьма эффективным является итеративный метод предобусловленных сопряженных градиентов, основанный на минимизации расхождений данных измерений, с одной стороны, и модельных откликов, с другой. В одной из дальнейших разработок настоящего изобретения рассматривается выражение (5), а решение для спектрально очищенного волнового поля pn,mdgh получают по схеме итераций с сопряженными градиентами, например посредством минимизации отклонения ERR, задаваемого выражением Возвращаемся к фиг. 3; в блоке 32 нормальные уравнения из блока 31 предобуславливаются с использованием физически обоснованного предобуславливателя. Предобуславливатели часто используются в итеративных методах сопряженных градиентов с тем, чтобы получить хорошо обусловленные выражения. Стандартные предобуславливатели, например многоуровневые типа ILU (ILU: Incomplete LowUpper - неполное разложение матрицы на нижнюю или верхнюю треугольные матрицы), обычно основываются на математической структуре матрицы системы. К сожалению, в данном случае эти математически обоснованные предобуславливатели неэффективны. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения используется предобуславливатель, основанный на физической сущности решаемой проблемы, то есть на негоризонтальности косы. Так как нерегулярная негоризонтальная коса может рассматриваться как возмущение регулярной горизонтальной косы, обращение матрицы системы нерегулярной косы аппроксимируется обращением матрицы системы горизонтальной косы. Следовательно, в качестве предобуславливателя берется обратная матрица системы эквивалентной горизонтальной косы. Заметим, что если коса горизонтальна, вычисления по итеративному методу сопряженных градиентов заканчиваются первой итерацией с таким предобуславливателем. Для горизонтальной косы матрица системы нормальных уравнений выражения В одном из вариантов настоящего изобретения используется предобуславливатель Для удобства выражение (5) может быть записано в сжатом виде где n теперь заменяет (n,m) и q заменяет (q,r). В блоке 33 итеративный метод предобусловленных сопряженных градиентов применяется для решения системы уравнений выражения (18) - предобусловленной нормальной системы уравнений из блока 32. В каждой итерации, обозначенной номером k, получают приближенную величину спектрально-6 017293 очищенного волнового поля Pndgh(k) с остаточной ошибкой rq(k). Таким образом, при k-й итерации k-я остаточная ошибка дается выражением Конкретный вариант осуществления настоящего изобретения, использующий итеративный метод предобусловленных сопряженных градиентов, описан ниже со ссылкой на обсуждение блок-схемы фиг. 4. В блоке 34 определяется, остались ли еще частоты, выбранные в блоке 24 фиг. 2. Если частоты остались, происходит возвращение к процедуре блока 24 фиг. 2. Если частот не осталось, процесс продолжается переходом к блоку 35. Таким образом, решение посредством итераций с сопряженными градиентами повторяется для каждой частоты f. В блоке 35 определяется, остались ли еще взрывы, выбранные в блоке 22 фиг. 2. Если взрывы остались, происходит возвращение к процедуре блока 22 фиг. 2. Если взрывов не осталось, процесс продолжается переходом к блоку 36. Таким образом, решение посредством итераций с сопряженными градиентами повторяется для каждого взрыва. В блоке 36 очищенные решения из блока 33 вновь преобразуются из спектральной области в пространственно-временную. После получения очищенного волнового поля в спектральной области, очищенное волновое поле pdgh = pdgh(x1,qR,x2,qR,0;s), соответствующее нулевому уровню в пространственновременной области, получается как Фиг. 4 - это блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления настоящего изобретения, использующий итеративный метод предобусловленных сопряженных градиентов. На этот метод выше, в блоке 33 фиг. 3, была дана ссылка. В блоке 41 выбирается нулевая исходная оценка, соответствующая значению счетчика итераций k = 0. В одном из вариантов настоящего изобретения эта оценка такова В других вариантах в качестве исходной оценки для итерационного процесса с сопряженными градиентами могут быть выбраны иные, отличающиеся значения. Эти отличающиеся значения выбора могут, например, не ограничительно включать решение, полученное для предшествующей частоты, или решение для отличающегося положения излучателя. В блоке 42 рассчитывается оценка, соответствующая значению счетчика итераций k = 1. В одном из вариантов настоящего изобретения получены следующие оценочные значения: В блоке 43 счетчик итераций k увеличивается на 1. Таким образом, k = k+1, что дает последовательно k = 2, 3,и т.д. В блоке 44 оценка, соответствующая значению счетчика итераций k, рассчитывается с использованием оценок, соответствующих значению счетчика итераций k-1. В одном из вариантов настоящего изобретения эта оценка такова В блоке 45 рассчитывается критерий отклонения для текущей k-й итерационной оценки остатка rq(k) из блока 44. В одном из вариантов настоящего изобретения этот критерий отклонения таков В блоке 46 определяется, выполнено ли условие критерия отклонения блока 45. Если условие критерия отклонения не выполнено, итерационный процесс возвращается к блоку 43 для продолжения с иным набором оценок. Если же условие критерия отклонения выполнено, итерационный процесс заканчивается. Следует учитывать, что все предшествующее было лишь подробным описанием конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения и что возможны многочисленные изменения, модификации и альтернативы раскрытых здесь вариантов осуществления, не выходящие за объем настоящего изобретения. Таким образом, предшествующее описание не ограничивает объема настоящего изобретения. Напротив, объем настоящего изобретения определяется только пунктами прилагаемой формулы изобретения и эквивалентными признаками. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ подавления волн-спутников в сейсмических данных, записанных с помощью морских сейсмоприемных кос с нерегулярным расположением приемников, включающий получение посредством преобразования в спектральную область сейсмических данных для каждого возбуждения сейсмического источника и для каждой частоты; итерационную обработку преобразованных сейсмических данных по схеме с сопряженными градиентами, использующей физически обоснованный предобуславливатель, для получения методом наименьших квадратов решения нормальной системы уравнений, составленной для системы уравнений очистки, и обратное преобразование этого решения в пространственно-временную область для получения очищенных сейсмических данных. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение сейсмических данных включает получение сейсмических данных, записанных морской косой; получение записанных сейсмических данных для некоторого возбуждения сейсмического источника; преобразование записанных сейсмических данных для некоторого возбуждения сейсмического источника из пространственно-временной области в пространственно-частотную область; получение преобразованных сейсмических данных для некоторой частоты и преобразование преобразованных сейсмических данных для некоторой частоты из пространственно-частотной области в спектральную область. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что преобразование записанных сейсмических данных включает преобразование рассеянного акустического волнового поля из пространственно-временнойs = j = j2f,psct - рассеянное акустическое волновое поле в пространственно-частотной области,x1,qR - координата приемника вдоль линии наблюдения,q - количество приемников вдоль линии наблюдения,х 2,rR - координата приемника в направлении поперек профиля,r - количество приемников в направлении поперек профиля,x3R - глубина приемника как функция x1,qR и х 2,rR,s - параметр комплексного преобразования Лапласа,j - мнимая единица -1, - круговая частота,f - частота. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что преобразование преобразованных сейсмических данных включает преобразование рассеянного волнового поля psct из пространственно-частотной областиPn,msct - рассеянное акустическое волновое поле в спектральной области,-8 017293n - спектральное число вдоль линии наблюдения,m - спектральное число в направлении поперек профиля,x1R - интервал дискретизации приема вдоль линии наблюдения,x2R - интервал дискретизации приема в направлении поперек профиля,jsn - спектральный параметр Фурье вдоль линии наблюдения,(s) - интервал спектральной дискретизации вдоль линии наблюдения,jsm - спектральный параметр Фурье в направлении поперек профиля,(s) - интервал спектральной дискретизации в направлении поперек профиля,N - общее число приемников вдоль линии наблюдения и М - общее число приемников в направлении поперек профиля. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что включает определение системы уравнений для очистки преобразованных сейсмических данных для некоторой частоты; определение нормальной системы уравнений для системы уравнений очистки и применение к этой нормальной системе уравнений физически обоснованного предобуславливателя. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что определение системы уравнений для очистки включает использование следующего выражения: в котором матрица системы Kq,r,n,m задана выражением 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что определение нормальной системы уравнений включает использование следующего выражения:n и n - спектральные числа вдоль линии наблюдения,m и m - спектральные числа в направлении поперек профиля, а черта обозначает комплексное сопряжение. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что предобуславливатель включает обратную матрицу системы уравнений для горизонтальной косы. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что использование предобуславливателя включает использование следующего выражения: 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что применение итерационной обработки по схеме с сопряженными градиентами включает выбор исходной оценки, соответствующей значению счетчика итераций k = 0Pndgh(0)=0, rq(0)=pqsct расчет оценок, соответствующих значению счетчика итераций k = 1, по следующим формулам: выполнение нижеследующих действий до тех пор, пока не будет выполнено условие критерия отклонения: увеличение счетчика итераций до k = k+1 и расчет оценок для значения счетчика итераций k, используя предшествующие оценки, рассчитанные для k-1, по следующим формулам: 11. Способ по п.5, отличающийся тем, что критерий отклонения задан выражением 12. Способ по п.4, отличающийся тем, что обратное преобразование решения включает использование следующего выражения:

МПК / Метки

МПК: G01V 1/36

Метки: нерегулярным, отражений, косы, расположением, очистки, ложных, морской, данных, сейсмоприемной, способ, приемников

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/13-17293-sposob-ochistki-dannyh-morskojj-sejjsmopriemnojj-kosy-s-neregulyarnym-raspolozheniem-priemnikov-ot-lozhnyh-otrazhenijj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ очистки данных морской сейсмоприемной косы с нерегулярным расположением приемников от ложных отражений</a>

Похожие патенты