Способ подавления многократных отражений, основанный на фазовых решетках

1 Область техники Настоящее изобретение относится к области геофизической разведки. Более конкретно,изобретение относится к способу подавления многократных отражений при сборе морских сейсмических данных. Предшествующий уровень техники В морских сейсмических данных одним из наиболее значимых источников шума является реверберация, обусловленная восходящими сейсмическими волнами, которые ранее отразились от границы раздела воздух-вода. Шум этого вида называют многократными отражениями, и он с запозданием по времени повторно освещает дно акватории и приповерхностные отражающие поверхности. В результате многократные отражения создают ложные изображения приповерхностного слоя и затрудняют точную интерпретацию морских сейсмических данных. Задача настоящего изобретения заключается в исключении или уменьшении энергии поверхностных отражений во время сбора данных. Имеются несколько способов обработки данных, предназначенных для исключения или уменьшения многократных отражений в сейсмических данных. Большая часть этих способов основана на селекции многократных отражений из данных путем использования их уникальных свойств. Эти свойства включают в себя предсказуемое повторение с постоянной скоростью спада амплитуды и иное приращение во времени по сравнению с первичным сигналом. Другие, более усовершенствованные способы обработки данных включают в себя моделирование многократных отражений и решение полного волнового уравнения. В еще одном классе способов, предназначенных для уменьшения многократных отражений на промежуточных глубинах акватории,используют устройство для сбора морских сейсмических данных, называемое морским донным сейсморазведочным кабелем (или морской донной сейсмической косой). В способах сбора данных этого класса на кабеле на дне акватории размещают различные датчики,обычно гидрофоны и геофоны для измерения соответственно давления и скорости частиц волны. Сочетая эти способы с соответствующим алгоритмом обработки, можно вычесть часть энергии многократных отражений из собранных сейсмических данных. Во многих районах сейсморазведки загрязнение многократными отражениями является основным препятствием к использованию детального анализа сейсмических амплитудных данных. Сложные многократные отражения сильно искажают геологические горизонты, затрудняя задачу структурного и базового стратиграфического картирования, и при этом сейсмические амплитуды имеют небольшое значение. Активное применение современных способов 2 подавления для существенного повышения качества данных оказалось неудачным, особенно в случаях, когда многократные отражения более чем на порядок превышают величину представляющих интерес первичных сигналов.seismic data multiple reflection noise reduction",выданном 25 ноября 1986 г., раскрыл способ уменьшения многократных отражений при сборе морских сейсмических данных путем использования пузырьков воздуха. В основу патента'302 Кларка положен механизм рефракции, реализуемый путем снижения локальной скорости звука относительно номинальной скорости звука в воде. Это осуществляют посредством генератора пузырьков, выполненного таким образом, что он создает акустическую линзу из пузырьков воздуха. Линза из пузырьков воздуха основана на принципе преломления, а не отражения многократных отражений в поперечном направлении, которые вследствие этого устраняются. Р. D'Antonio и другие в патенте США 5401921 под названием "Two-dimensional primitive root diffusor", выданном 28 марта 1995 г.RPG Diffusor Systems, Inc., раскрыли двумерный акустический рассеиватель, выполненный на основе последовательности первообразного корня. Рассеиватель изготовлен из монолитных материалов и не создает пузырьков воздуха. Он имеет относительно небольшой размер (2 фута на 2 фута для одного периода двумерной последовательности первообразного корня), поскольку он рассчитан на рассеяние звуковых волн в воздухе. В дополнение к фазовой дифракционной решетке в нем также использовано поглощение звука задней плоскостью. Основное применение заключается в подавлении звука в закрытых воздушных пространствах, таких как музыкальные залы и студии звукозаписи.seismic array", выданном 28 сентября 1999 г,раскрыл способ ослабления распространяющейся в горизонтальном направлении акустической энергии в морской среде посредством пузырьков воздуха. В патенте '938 (Berhens) реализован не способ отражения, а способ ослабления путем создания относительно крупных (9 мм) пузырьков на резонансной частоте сейсмической волны. Выпускаемые пузырьки локализуются вблизи сейсмического источника, а их назначение заключается в ограничении по направлению распространения для повышения отношения сигнала к шуму, а не для ослабления многократных отражений. Раскрытие изобретения Настоящее изобретение относится к устройству для подавления многократных отражений при сборе морских сейсмических данных. Устройство содержит по меньшей мере один 3 источник, расположенный в водном пространстве; по меньшей мере один приемник, расположенный в водном пространстве ниже границы раздела воздух-вода и вблизи источника; распределитель пузырьков, расположенный в водном пространстве таким образом, что пузырьки,выпускаемые распределителем пузырьков, располагаются между приемниками и границей раздела воздух-вода, при этом выпущенные пузырьки создают сильное акустическое отражение и в значительной степени подавляют зеркальное отражение сейсмических волн; и управляющее устройство для приведения в действие распределителя пузырьков во время сбора сейсмических данных с помощью источников и приемников. Настоящее изобретение также относится к способу для подавления многократных отражений при сборе морских сейсмических данных. По меньшей мере один источник и по меньшей мере один приемник располагают в водном пространстве, при этом приемники располагают ниже границы раздела воздух-вода. Распределитель пузырьков располагают в водном пространстве таким образом, чтобы пузырьки, выпускаемые распределителем пузырьков, располагались между приемниками и границей раздела воздух-вода. Выпущенные пузырьки создают сильное акустическое отражение и в значительной степени подавляют зеркальное отражение сейсмических волн. Распределитель пузырьков приводят в действие во время сбора сейсмических данных с помощью источников и приемников. Краткое описание чертежей Настоящее изобретение и его преимущества в дальнейшем раскрываются в нижеследующем подробном описании со ссылками на фигуры сопровождающих чертежей, в числе которых фиг. 1 а и 1b соответственно изображают вид сверху и сбоку варианта осуществления устройства согласно настоящему изобретению,предназначенного для подавления многократных отражений при сборе морских сейсмических данных; фиг. 2 а-2d - виды сверху и с кормы двух вариантов осуществления устройства согласно настоящему изобретению; фиг. 3 а изображает вариант осуществления распределителя пузырьков клиновидной формы с 8 пористыми воздушными шлангами, расположенными последовательно по вертикали; фиг. 3b - вариант осуществления распределителя пузырьков клиновидной формы с 10 воздушными шлангами, покрывающими несущий стальной трос по окружности; фиг. 3 с - вариант осуществления распределителя пузырьков клиновидной формы с 300 буксируемыми воздухопроводами; фиг. 4 - рабочую диаграмму, иллюстрирующую этапы способа согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобрете 004776 4 ния, предназначенного для подавления многократных отражений при сборе морских сейсмических данных; фиг. 5 - пример вертикально ориентированной фазовой дифракционной решетки в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 6 а и 6b - профили фазовой решетки,рассчитанные на основе последовательности первообразного корня, соответственно с использованием способа фокусировки согласно настоящему изобретению с/без его использования; фиг. 7 - график нормированной амплитуды передаточной функции зеркального рассеяния для подавителя многократных отражений; фиг. 8 - сопоставление спектров зеркального отражения для случая входного импульса соответственно без использования подавителя многократных отражений и с его использованием; фиг. 9 - акустические характеристики во временной области многократного отражения соответственно с подавителем многократных отражений и без него; фиг. 10 - вариант осуществления подавителя многократных отражений клиновидной формы, использованного в примере маломасштабного эксперимента в реальных условиях; фиг. 11 - вариант осуществления подавителя многократных отражений, использованного в примере маломасштабного эксперимента в реальных условиях; фиг. 12 а и 12b - сейсмические изображения, полученные соответственно без подавителя многократных отражений клиновидной формы согласно фиг. 10 и с ним; и фиг. 13 а и 13b - сейсмические изображения, полученные соответственно без и с подавителем многократных отражений на основе первообразного корня согласно фиг. 11. Хотя изобретение будет описано применительно к его предпочтительным вариантам осуществления, должно быть понятно, что изобретение не ограничено ими. Напротив, оно предполагается охватывающим все варианты, модификации и эквиваленты, которые могут быть включены в рамки сущности и объема изобретения, определенных приложенной формулой изобретения. Подробное описание лучшего варианта осуществления изобретения Настоящее изобретение относится к устройству и способу для подавления многократных отражений при сборе морских сейсмических данных. В отличие от ранее упомянутых способов обработки данных в настоящем изобретении осуществляется непосредственное воздействие на образование многократных отражений на границе раздела воздух-вода. В настоящем изобретении это достигается путем создания изменений фаз в падающей волне на границе раздела воздух-вода. Физические основы фазовой решетки известны из области тео 5 рии антенн, из радиолокации и гидролокации. Структурами электромагнитных или акустических полей можно управлять путем облучения этими полями соответствующим образом рассчитанной фазовой решетки. Например, фазовые решетки можно использовать для повышения отношения коэффициента передачи в прямом направлении к коэффициенту передачи в обратном направлении, или угловой чувствительности. В зависимости от выбора фазовой дифракционной решетки можно уменьшать зеркальное отражение волнового поля и отклонять энергию волны в направлениях, не представляющих интереса. Фазовая дифракционная решетка такого вида является полезной для подавления многократных отражений, которые создаются зеркальным отражением восходящих сейсмических волн на границе раздела воздухвода. Фазовую решетку согласно настоящему изобретению, подавляющую многократные отражения, физически реализуют путем образования вблизи границы раздела воздух-вода поверхностей сильного акустического отражения,изменяющегося с глубиной. С учетом диапазона длин волн, представляющих интерес для сбора морских сейсмических данных, для построения фазовой решетки непрактично использовать сплошную структуру с необходимыми акустическими свойствами (например, с отражением около 100%). Однако чтобы отразить сейсмические волны в нужном направлении, в воду можно инжектировать пузырьки воздуха. В настоящем изобретении для получения необходимых акустических свойств с целью отражения сейсмической волны используются пузырьки воздуха (или пузырьки смеси воздуха и воды). Данная проблема освещена в статье Domenico S.N.,"Acoustic wave propagation in air-bubble curtain inwater - part I: History and theory", Geophysics, v. 47, pp. 345-353, 1982. Небольшое количество воздуха в воде приводит к снижению скорости звуковой волны в такой степени, что сейсмическая волна отражается от границы воды с примесью воздуха. Настоящее изобретение можно использовать для разнообразных вариантов конструкций сбора морских сейсмических данных,включая, но без ограничения ими, буксируемый одиночный/составной сейсмоприемный кабель и двух- или четырехкомпонентные морские донные сейсмоприемные кабели/датчики. На фиг. 1 а и 1b показаны виды соответственно сверху и сбоку варианта осуществления устройства согласно настоящему изобретению,предназначенного для подавления многократных отражений при сборе морских сейсмических данных с использованием имеющего определенную форму распределителя 101 пузырьков. Ниже конкретные варианты осуществления распределителя пузырьков, имеющего определенные формы, будут описаны подробно со ссылками на фиг. 2 с и 2d. Распределитель 101 6 пузырьков расположен в водном пространстве 102 ниже границы 103 раздела воздух-вода. По меньшей мере один сейсмический источник 104 расположен в водном пространстве 102 вблизи границы 103 раздела воздух-вода или ниже ее,что является общепринятым при сейсмической разведке, и, как правило, вблизи распределителя 101 пузырьков. Предпочтительно, чтобы в качестве сейсмических источников 104 были использованы пневматические источники сейсмических сигналов или морские вибраторы, расположенные отдельно или рядами, но ими могут быть любые другие подходящие морские сейсмические источники, известные из области техники, к которой относится изобретение. При сборе морских сейсмических данных сейсмические источники 104 должны использоваться совместно с распределителем 101 пузырьков. По меньшей мере один сейсмический приемник 105 располагается в водном пространстве 102 ниже границы 103 раздела воздух-вода и,как правило, вблизи источников 104, что является общепринятым при сейсмической разведке. Предпочтительно, чтобы сейсмическими приемниками 105 были датчики давления, например гидрофоны, но в качестве сейсмических приемников могут быть использованы любые другие датчики, приспособленные для работы в морской среде. При сборе морских сейсмических данных сейсмические приемники 105 должны использоваться в сочетании с источниками 104 и с распределителем 101 пузырьков. В предпочтительном варианте осуществления как источники 104, так и приемники 105 буксируются в акватории 102 посредством буксирующего судна 106. Предпочтительно, чтобы буксирующее судно 106 было сейсморазведочным судном, соответствующим образом оснащенным. Источники 104 и приемники 105 могут буксироваться тем же самым судном или другими буксирующими судами 106. Источники 104 могут буксироваться по отдельности или многочисленными рядами, а приемники 105 могут буксироваться по отдельности или в виде многочисленных сейсморазведочных кабелей. В альтернативном варианте осуществления приемники 105 могут быть размещены в морском донном сейсморазведочном кабеле на дне акватории 102. В данном случае предпочтительно,чтобы приемниками 105 были датчики давления и скорости частиц, например соответственно гидрофоны и геофоны, но ими могут быть любые другие подходящие датчики, например акселерометры, приспособленные для работы в морской среде. Распределитель 101 пузырьков расположен в водном пространстве 102 вблизи границы 103 раздела вода-воздух или ниже ее и находится,как правило, вблизи источников 104 и приемников 105. В некоторых вариантах осуществления распределитель 101 пузырьков может быть прикреплен к держателю 107. Распределитель 101 7 пузырьков выпускает пузырьки 108 в водную массу 102. Распределитель 101 пузырьков располагают таким образом, чтобы выпущенные пузырьки 108 находились между приемниками 105 и границей 103 раздела воздух-вода. На фиг. с 2 а по 2d показаны виды сверху и с кормы двух вариантов осуществления устройства согласно настоящему изобретению. Буксирный трос 109 закрепляют на распределителе 101 пузырьков или на подвеске 107 для распределителя 101 пузырьков и, кроме того, на судне,предназначенном для буксировки. Буксирный трос 109 может быть закреплен на тех же самых буксирующих судах 106, которые буксируют источники 104 или приемники 105. В качестве альтернативы, как показано на фиг. 2 а и 2b, буксирный трос 109 может быть закреплен на вспомогательных рабочих судах 110, например одном или нескольких буксирах. Вспомогательные рабочие суда 110 оказывают помощь буксирующим судам 106 в развертывании, буксировке и в подъеме на борт из воды распределителя 101пузырьков. Кроме того, возможны альтернативные варианты осуществления. Например, распределитель 101 пузырьков может буксироваться перед буксирующими судами 106, а не между сейсмическими источниками 104 и приемниками 105. Шланг для сжатого воздуха (непоказанный), предназначенный для подачи сжатого воздуха в распределитель 101 пузырьков, прикреплен к распределителю 101 пузырьков и к источнику сжатого воздуха (непоказанному). Источник сжатого воздуха может быть размещен на буксирующем судне 106 или на вспомогательном рабочем судне 110, буксирующем распределитель 101 пузырьков, но также может быть размещен на отдельном судне (непоказанном). Предпочтительно, чтобы шланг для сжатого воздуха был рассчитан на подачу воздуха при достаточном давлении для того, чтобы в воде имелась достаточно высокая концентрация выпущенных пузырьков 108, действующих как сильный акустический отражатель сейсмических волн. Также предпочтительно проектировать распределитель 101 пузырьков таким образом, чтобы выпущенные пузырьки 108 имели достаточно малый размер, при котором пузырьки 108 медленно поднимались бы в водной массе 102. Для образования пузырьков имеется ряд способов примешивания воздуха к воде. Например, для формирования в воде мелких пузырьков воздуха можно подавать сжатый воздух в пористый керамический каменный блок. Другой пример относится к использованию водяного насоса в качестве мешалки для дробления воздуха в воде с целью образования смеси воздух-вода, которую подают в пористый шланг для образования пузырьков. Настоящее изобретение не ограничено этими двумя способами. Оно охватывает любые способы управления 8 локальными акустическими свойствами с целью образования фазовой решетки. Эти способы включают в себя, но без ограничения ими, механические, электрические или химические способы примешивания воздуха или газа к воде или к жидкости либо растворения в ней. К источнику сжатого воздуха прикреплено управляющее устройство (непоказанное), предназначенное для приведения в действие распределителя 101 пузырьков. Управляющее устройство используется для приведения в действие распределителя 101 пузырьков во время сбора сейсмических данных с использованием источников 104 и приемников 105. Как упоминалось выше, распределитель 101 пузырьков имеет определенную форму. Предпочтительно, чтобы распределитель 101 пузырьков содержал большое количество распределительных элементов 111. Варианты осуществления распределительных элементов включают в себя, но без ограничения ими, воздухораспределители с керамическими каменными блоками и воздухораспределители с пористыми шлангами. Предпочтительно, чтобы распределительные элементы 111 были расположены с образованием вертикально ориентированной фазовой дифракционной решетки. Предпочтительно располагать распределительные элементы 111 с образованием фазовой дифракционной решетки таким образом, чтобы выпущенные пузырьки 108 в значительной степени подавляли зеркальное отражение восходящих сейсмических волн источников 104. Предпочтительно, чтобы фазовая дифракционная решетка была сфокусирована в диапазоне расстояний до источников 104 и приемников 105. Математической базой первого варианта осуществления фазовой дифракционной решетки согласно настоящему изобретению является концепция целочисленных последовательностей из теории чисел. Ее математическая основа рассмотрена более подробно ниже. Указанные целочисленные последовательности могут использоваться для конструирования фазовой дифракционной решетки из распределительных элементов 111, которые должны использоваться для взаимодействия с многократными волнами. В идеале получающаяся в результате фазовая дифракционная решетка должна рассеивать восходящую сейсмическую волну таким образом, чтобы многократные отражения в нисходящем зеркальном направлении существенно ослаблялись. Для использования в настоящем изобретении применимы целочисленные последовательности, включающие в себя, но без ограничения ими, последовательность квадратичного вычета, примитивного многочлена, первообразного корня, комплексную последовательность Лежандра и последовательность логарифма Цеха. В указанном первом варианте осуществления распределительные элементы 111 фазовой дифракционной решетки расположены в 9 соответствии с последовательностью дискретных чисел. Пример формы такой фазовой дифракционной решетки показан на фиг. 2d. Предпочтительной последовательностью дискретных чисел является последовательность первообразного корня. Кроме того, настоящее изобретение охватывает фазовую дифракционную решетку любого вида помимо основанных на целочисленных последовательностях или на любом другом постулате теории чисел. Например, в другом варианте осуществления распределительные элементы 11 фазовой дифракционной решетки находятся в вертикально ориентированном положении, имеют в основном выпуклую книзу поверхность. Пример такой формы показан на фиг. 2 с. Предпочтительная выпуклая книзу поверхность представляет собой клиновидный профиль, заостренный книзу. Указанный клиновидный профиль может рассматриваться в качестве непрерывной реализации фазовой решетки на основе последовательности дискретных чисел, описанной выше. В случае клиновидного варианта осуществления распределителя 101 пузырьков форма в поперечном сечении поддерживается с помощью тягового усилия между буксирующими или вспомогательными рабочими судами 106,110 и буями/стабилизаторами 112. Для поддержания точной формы в основании клина может потребоваться стабилизатор или массивный груз (непоказанный). Для поддержания надлежащей глубины погружения распределительных элементов 111 в случае варианта осуществления распределителя 101 пузырьков на основе последовательности первообразного корня в качестве подвески 107 можно использовать сеть, показанную на фиг. 2d. Сеть буксируется с помощью буксирных тросов 109, закрепленных на буксирующих или вспомогательных рабочих судах 106, 110 и буях/стабилизаторах 112. В качестве альтернативы в случае любого варианта осуществления распределителя 101 пузырьков шланг распределителя может быть закреплен непосредственно на буксирующих или вспомогательных рабочих судах 106, 110, а не на буях/стабилизаторах 112. Поскольку распределитель 101 пузырьков выполнен из гибких компонентов, таких как кабели, шланги и сеть, компоненты можно хранить на барабанах и легко развертывать и поднимать на борт из воды с помощью буксирующих или вспомогательных рабочих судов 106, 110. Чтобы с помощью воздуха получить сильное акустическое отражение в диапазоне сейсмических частот, необходимо создавать слой пузырьков 108 (или слой смеси воздух-вода) толщиной в несколько метров. Одиночная линия распределительных элементов 111 (в виде керамического каменного блока, пористого шланга и т.п.) может не иметь достаточно высокой скорости воздушного потока для того, чтобы обеспечить данное требование. Можно по 004776 10 высить скорость воздушного потока путем последовательного размещения большого количества распределительных элементов 111. На фиг. 3 а показан еще один вариант осуществления распределителя 101 пузырьков клиновидной формы с большим количеством пучков пористых шлангов 301, последовательно расположенных по вертикали. Хотя на фиг. 3 а показаны восемь пористых шлангов 301, настоящее изобретение не ограничено данным конкретным числом. Как показано на фиг. 3b, для получения более высокой скорости потока большим количеством пористых шлангов 302 покрывают по окружности несущий стальной трос 303. Хотя на фиг. 3b показаны десять пористых шлангов 302, настоящее изобретение не ограничено данным конкретным числом. Путем сочетания концепций вариантов осуществления, показанных на фигурах 3a и 3b, можно повысить скорость потока в 810=80 раз. Другой вариант осуществления, предназначенный для повышения скорости воздушного потока, показан на фиг. 3c. В данном варианте осуществления в большом количестве используются буксируемые воздухопроводы 304, прикрепленные к клиновидному распределителю 101 пузырьков. Хотя для варианта осуществления, показанного на фиг. 3c,предложено использовать 300 буксируемых воздухопроводов 304, настоящее изобретение не ограничено данным конкретным числом. Каждый буксируемый воздухопровод 304 выпускает пузырьки 1108 (как показано на фиг. 1). В случае увеличения размера в горизонтальном направлении буксируемые воздухопроводы 304 совместно могут подавать больше воздуха, чем распределитель 101 пузырьков с единственным воздухопроводом. Поскольку буксируемые воздухопроводы 304 выполнены обтекаемыми,данный вариант осуществления имеет меньшее лобовое сопротивление, чем вариант осуществления из фиг. 3a. В данном варианте осуществления максимальная скорость потока легко регулируется путем увеличения суммарной длины буксируемых воздухопроводов 304. В качестве варианта выполнения буксируемых воздухопроводов может быть образована непрерывная распределяющая поверхность путем размещения буксируемых воздухопроводов вблизи друг друга. Конечно, при необходимости все три концепции, охваченные фиг. 3a-3c, можно объединить с целью потенциального повышения на много порядков величины скорости воздушного потока. На фиг. 4 показана рабочая диаграмма, иллюстрирующая этапы способа согласно одному из вариантов осуществления, предназначенного для подавления многократных отражений при сборе морских сейсмических данных с использованием распределителя пузырьков, имеющего определенную форму. Сбор морских сейсмических данных производят в акватории с границей раздела воздух-вода. Сначала на этапе 401 в 11 водном пространстве располагают по меньшей мере один сейсмический источник, что является общепринятым при сейсмической разведке. В качестве сейсмических источников предпочтительно использовать пневматические источники сейсмических сигналов или морские вибраторы,расположенные отдельно или рядами, но можно также использовать любой другой подходящий морской сейсмический источник, известный в области техники, к которой относится изобретение. На этапе 402 в водном пространстве располагают, как правило, вблизи сейсмических источников по меньшей мере один сейсмический приемник, что является общепринятым при сейсмической разведке. Сейсмические приемники располагают ниже границы раздела воздух-вода. Предпочтительно, чтобы в качестве приемников были использованы датчики давления, например гидрофоны, но ими могут быть любые другие датчики, приспособленные к морской среде. В предпочтительном варианте осуществления как сейсмические источники, так и сейсмические приемники, размещенные на этапах 401 и 402 соответственно, буксируют в акватории посредством соответствующим образом оснащенного судна для сейсмических исследований, хорошо известного в области техники, к которой относится изобретение. Источники и приемники можно буксировать одними и теми же или различными судами. Источники можно буксировать в виде одной или нескольких решеток, а приемники можно буксировать в виде одного или нескольких сейсморазведочных кабелей. В альтернативном варианте осуществления приемники могут быть размещены на дне акватории в морском донном сейсмографическом кабеле. В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы приемниками были датчики давления и скорости частиц, например гидрофоны и геофоны соответственно, но ими могут быть любые другие датчики, приспособленные к морской среде. На этапе 403 в водном пространстве располагают распределитель пузырьков. Распределитель пузырьков размещают таким образом,чтобы пузырьки, выпускаемые из распределителя пузырьков, располагались между приемниками и границей раздела воздух-вода. Для соответствующего расположения пузырьков распределитель пузырьков предпочтительно буксирует по акватории между приемниками и границей раздела воздух-вода. Распределитель пузырьков можно буксировать теми же самыми буксирующими судами, которые буксируют источники или приемники. В качестве альтернативы распределитель пузырьков можно буксировать вспомогательными рабочими судами, например одним или несколькими буксирами. На этапе 404 распределителю пузырьков,расположенному на этапе 403, придают такую 12 форму, при которой выпущенные пузырьки будут в значительной степени подавлять зеркальное отражение восходящих сейсмических волн сейсмических источников. Подробное описание указанной формы сделано выше в сочетании с рассмотрением фиг. 2 с и 2d. Кроме того, предпочтительно, чтобы выпущенные пузырьки имели достаточно высокую объемную концентрацию в воде и действовали как сильный акустический отражатель сейсмических волн. Также предпочтительно, чтобы выпущенные пузырьки имели достаточно малые размеры с тем,чтобы пузырьки медленно поднимались в воде и, следовательно, находились в требуемом месте в течение более длительного промежутка времени. На этапе 405 распределитель пузырьков,расположенный на этапе 403, приводят в действие во время сбора морских сейсмических данных с помощью источников и приемников. Поэтому сейсмические волны, создаваемые сейсмическим источником и проходящие вверх после возможного отражения от отражающих поверхностей, расположенных ниже, будут в большей степени отклоняться в боковом направлении, чем отражаться вниз от границы раздела воздух-вода по направлению к приемникам. Это будет приводить к снижению шумов, обусловленных многократными отражениями и регистрируемых приемниками во время сбора морских сейсмических данных. Математическое обоснование Настоящее изобретение основано на отражающих свойствах фазовой решетки, рассчитанной с использованием целочисленной последовательности из теории чисел. Среди целочисленных последовательностей, которые могут быть положены в основу фазовых дифракционных решеток, известна последовательность первообразного корня, используемая для минимизации главного лепестка и равномерного распределения боковых лепестков, раскрытая в статье Schroeder M.R., "Phase grating with suppressed specular reflection", Acoustica, v. 81, pp. 364-369, 1995. Поэтому последовательность первообразного корня выбрана для демонстрации того, каким образом фазовая решетка может ослаблять многократные отражения. В теории чисел можно найти первообразный корень для любого заданного простого числа. Первообразный корень g для простого числа р определяется, исходя из того, что должно быть наименьшее простое число, при котором g порождает полное множество целых чисел между 1 и р-1, получаемое посредством нахождения остатков при вычитании простого числа р из возведенных в степень положительного целого числа значений g. Уравнение (1) иллюстрирует образование последовательности первообразного корня: 13 Здесь mod(а, b) означает наименьший положительный остаток после умножения целого числа на b и вычитания результата из а. Поэтому mod(6, 8)=6-(08)=6 и mod(11, 8)=11-(18)=3. Например, простое число р=11 имеет первообразный корень g=2, а вместе они образуют следующую последовательность: Используя последовательность первообразного корня, конструируют фазовую дифракционную решетку, при этом фазы в различных местах вдоль дифракционной решетки определяются соотношением Применительно к указанной выше фазовой дифракционной решетке получается следующее выражение для характеристики Аk линейной решетки в дальнем поле: где- длина акустической волны в среде;k - полярный угол падения (т.е. k=0 соответствует нормальному или перпендикулярному к линии расположения элементов решетки направлению); иw - расстояние между соседними элементами. При подстановке безразмерного пространственного волнового числа k, определяемого как для синуса полярного угла падения, уравнение(4) принимает следующий вид: Приведенное выше выражение представляет собой дискретное преобразование Фурье вклада ехр (ij) фазовой дифракционной решетки. Величина Аk является известной в том случае, когда безразмерное пространственное волновое число k представляет собой целое число Из этого выражения просто определить,что зеркальное отражение (k=0) меньше боковых лепестков (k0) в p раз. Кроме того, по сравнению с нулевой фазовой решеткой (т.е. по сравнению с идеально отражающей поверхностью при j=0) зеркальное отражение уменьшается в р раз. Поэтому путем выбора большого простого числа для фазовой решетки на основе первообразного корня можно существенно уменьшить зеркальное отражение и отклонить энергию в стороны. Хотя в качестве примера показана последовательность первообразного корня, в настоящем изобретении для подавления многократных 14 отражений можно использовать целочисленные последовательности других видов и даже последовательности вещественных чисел. Один из способов образования фазовой дифракционной решетки для сейсмических(акустических) волн заключается в изменении высоты отражающей поверхности. Если исходную высоту отражающей поверхности (т.е. границы раздела воздух-вода) задать соответствующей фазовому углу 0, то с учетом двойной длины пути между источником и приемником высота zj поверхности будет связана с фазовой дифракционной решеткой как В уравнении (7)представляет собой длину волны для самой низкой частоты в полосе частот сигналов, поскольку ниже этой частоты решетка не может перекрывать все углы. На фиг. 5 показан пример вертикально ориентированной фазовой дифракционной решетки, выполненной в соответствии с настоящим изобретением. Поскольку фазовая дифракционная решетка является дискретной, профиль поверхности также дискретный. Поэтому поверхность состоит из плоских отражающих поверхностей 501 с дискретными изменениями 502 высоты и с равномерной протяженностью 503. Ширина (протяженность) отдельной поверхности может быть определена, исходя из условия уравнения (4). Чтобы уравнение (4) было справедливым, протяженность w должна быть В уравнении (8)представляет собой длину волны для самой высокой частоты в полосе частот сигналов, поскольку выше этой частоты необходимо использовать более точные описания, чем характеристику решетки согласно уравнению (5). Уравнение (4) выведено в предположении,что расстояние от решетки до точки поля намного больше размеров решетки. Поэтому фазовая дифракционная решетка оказывается сфокусированной на бесконечное расстояние, и она не может хорошо работать на конечных дальностях. Чтобы сфокусировать фазовую дифракционную решетку в конечной области, точные фазы в конечной области необходимо сопоставить с приближенными фазами для бесконечного расстояния. Для случая нормального падения получается следующая скорректированная высота z' поверхности где r - горизонтальная координата на поверхности решетки; Если z и r малы по сравнению с этими расстояниями, уравнение (9) может быть аппроксимировано как Рассмотренный выше способ фокусировки не зависит от вида фазовой дифракционной решетки. Чтобы происходила интерференция с многократными отражениями на границе раздела воздух-вода, размер фазовой решетки должен быть достаточно большим для взаимодействия с зоной Френеля восходящей сейсмической волны. Диаметр (FZ) зоны Френеля составляет В случае заданной последовательности фаз для фазовой дифракционной решетки число периодов последовательности можно просто увеличивать до тех пор, пока фазовая решетка не перекроет всю зону Френеля. Примеры В табл. 1 приведены входные данные для примера, относящегося к варианту осуществления настоящего изобретения. Данный пример отражает принцип расчета подавителя многократных отражений на основе фазовой решетки,предназначенного для проведения сейсмических исследований с высоким разрешением. Фазовая решетка рассчитана на подавление многократных отражений от поверхности и дна, включая многократные отражения источника и, возможно, многократные отражения в тонком слое сбоку от приемников. Приемники были установлены в сейсморазведочном кабеле, развернутом под подавителем многократных отражений. Таблица 1 Скорость звука (с, м/с) Нижняя частота (f1, Гц) Верхняя частота (f2, Гц) Глубина дна моря (d, м) Волновой пакет источника Фазовая решетка рассчитывалась с использованием двух периодов последовательности первообразного корня для р=31. Полученные профили фазовой решетки показаны на фиг. 6 а и 6b. На фиг. 6 а показан профиль, вычисленный для этой последовательности первообразного корня в соответствии с уравнением (7), тогда как на фиг. 6b показан профиль, пересчитанный с использованием способа фокусировки согласно уравнению (9). На фиг. 7, 8 и 9 показаны теоретические характеристики фазовой решетки в случае, когда она подвергалась воздействию импульсов Рикера с плоской волной. На фиг. 7 показана теоретическая нормированная амплитуда 701 передаточной функции зеркального отражения. На фиг. 7 амплитуда передаточной функции 16 решетки становится меньше 0,2 на частотах выше нижней расчетной частоты (а именно 200 Гц) и спадает по мере повышения частоты. Это означает, что выше нижней расчетной частоты данная фазовая решетка может эффективно подавлять многократное отражение более чем в 5 раз. На фиг. 8 для сравнения показаны теоретические спектры 801 зеркального отражения для входного импульса без подавителя и спектры 802 входного импульса с подавителем. Очевидно, что подавитель многократных отражений снижает энергию многократных отражений во всей расчетной полосе частот.На фиг. 9 показана во временной области теоретическая акустическая характеристика 901 многократного отражения без подавителя и характеристика 902 с подавителем. Максимальный показатель подавления равен приблизительно 24,3 (=28 дБ), а среднеквадратический показатель подавления равен приблизительно 12,8 (=22 дБ). Хотя показанные выше примеры рассчитаны для случая длин волн, обеспечивающих высокое разрешение, изменив масштаб, их можно распространить на общепринятые длины сейсмических волн (в частотной полосе 10-100 Гц). Сейсморазведочный кабель для сейсмической разведки имеет длину 3-5 км. Для глубины воды 100 м и длины волны 150 м хорошее подавление многократных отражений получается в случае распределителя шириной 350 м, размещенного вокруг каждого сейсморазведочного кабеля (или отнесенного на 175 м от самого отдаленного кабеля при эксперименте с большим количеством сейсморазведочных кабелей). В случае эксперимента с тремя сейсмоприемными кабелями при разнесении отдельных кабелей на 100 м в поперечном направлении это означает, что суммарная ширина распределителя составляет 550 м. Максимальная глубина погружения распределителя составляет половину самой большой длины волны и при сборе сейсмических данных на частотах 10-100 Гц должна быть 75 м. Однако большая часть элементов распределителя должна быть короче по сравнению со значением этой глубины. При глубине воды 500 м максимальная глубина погружения распределителя не изменяется, но его ширина в случае указанного выше варианта осуществления с тремя сейсмоприемными кабелями возрастает до 700 м. Для измерения фактических характеристик описанного выше варианта осуществления настоящего изобретения были проведены маломасштабные эксперименты в реальных условиях. Местом эксперимента был квадратный бассейн с пресной водой, имевший линейный размер 60 м и максимальную глубину 7 м. В качестве средства для образования воздуха использовались от 24 до 32 керамических каменных блоков, изготовленных Point Four Systems, Inc.,Канада (модельMBD-600). Такой отдельный керамический каменный блок может создавать пузырьки воздуха диаметром меньше 100 мкм. 17 Были развернуты два варианта осуществления подавителей многократных отражений согласно настоящему изобретению. Первая конструкция,показанная на фиг. 10, представляет собой простой клиновидный (V-образный) распределитель. Вторая конструкция, показанная на фиг. 11, представляет собой распределитель на основе первообразного корня с простым числом р=17, имеющий конечную глубину фокусировки, рассчитанную при использовании способов согласно уравнению (9). В отношении судна для сейсмических исследований,буксируемых сейсморазведочных кабелей (линейной решетки гидрофонов) и решетки пневматических источников сейсмических сигналов (сейсмического источника) было выполнено масштабирование применительно к типовому способу сбора морских сейсмических данных. Вся система (составной подавитель, водный излучатель, четырехканальный сейсморазведочный кабель и глобальная система позиционирования) была собрана в одно целое и буксировалась электрической лебедкой. Каждый распределитель микропузырьков снабжался сжатым воздухом. С помощью данной конструкции были собраны и обработаны сейсмические данные. Сейсмические изображения были получены как без действия, так и при действии подавителя многократных отражений, т.е. при образовании микропузырьков. На фиг. 12 а представлено сейсмическое изображение, полученное при первоначальной сейсмической разведке с использованием клиновидного подавителя многократных отражений из фиг. 10 и без подавления многократных отражений. На чертеже в очерченном сплошными линиями прямоугольном окне 1201 показано первичное отражение сейсмических волн от дна акватории, а изображение в очерченном пунктирными линиями прямоугольном окне 1202 соответствует энергии многократных отражений, образовавшихся при первичном отражении и на границе раздела воздухвода. Приведенные два сейсмических сигнала являются сильно коррелированными, и поэтому изображение существенно загрязнено энергией многократных отражений. На фиг. 12b представлено еще одно сейсмическое изображение,полученное при использовании клиновидного подавителя многократных отражений и при подаче в генераторы микропузырьков сжатого воздуха под давлением 40 фунтов-сил/дюйм 2. В данном случае происходило подавление многократных отражений с помощью способа согласно настоящему изобретению. По сравнению с фиг. 12 а, первичный сейсмический сигнал в очерченном сплошными линиями прямоугольном окне 1203 остался неизменным, но энергия многократных отражений в очерченном пунктирными линиями прямоугольном окне 1204 заметно уменьшилась. Даже после нескольких временных окон в этом изображении меньше энергии реверберации, которая является много 004776 18 кратным отражением высшего порядка (многократное отражение создается многократным отражением). На фиг. 13 а показано сейсмическое изображение, полученное при первоначальной сейсмической разведке с использованием подавителя многократных отражений на основе первообразного корня из фиг. 11 и без подавления многократных отражений. Как и на фиг. 12 а,первичное отражение наблюдается в очерченном сплошными линиями прямоугольном окне 1301, а энергия многократных отражений наблюдается в очерченном пунктирными линиями прямоугольном окне 1302. На фиг. 13b представлено еще одно сейсмическое изображение,полученное при использовании подавителя многократных отражений на основе первообразного корня и при подаче в генераторы микропузырьков сжатого воздуха под давлением 40 фунтовсил/дюйм 2. В данном случае подавление многократных отражений осуществлялось с помощью способа согласно настоящему изобретению. Энергия многократных отражений в очерченном пунктирными линиями прямоугольном окне 1304 сильно подавлена по сравнению с изображением на фиг. 13 а, полученным при первоначальной сейсмической разведке. При этом первичное отражение в очерченном сплошными линиями прямоугольном окне 1303 осталось неизменным. В то время как в изображении на фиг. 13 а, полученном при первоначальной сейсмической разведке, содержится волнаспутник 1305 со стороны приемника (т.е. временная задержка, обусловленная расстоянием между приемником и границей раздела воздухвода), из фиг. 13b видно, что подавитель многократных отражений взаимодействует с волнойспутником 1306 со стороны приемника. Это приносит дополнительную пользу при интерпретации морских сейсмических данных, позволяя не иметь в данных волну-спутник со стороны приемника. Маломасштабные эксперименты в реальных условиях подтвердили эффективность применения способа по настоящему изобретению для удаления энергии многократных отражений при сборе морских сейсмических данных. Чтобы реализовать настоящее изобретение при полномасштабном сборе сейсмических данных,необходимы способы быстрого, нетрудоемкого и надежного развертывания и подъема на борт из воды распределителя пузырьков, и они раскрыты в настоящем изобретении. Поскольку ширина подавителя многократных волн для полномасштабных сейсмических исследований может быть порядка километров, гибкие устройства, изготовленные из кабелей, выдерживающих натяжение, и из выпускающих воздух шлангов являются предпочтительными по сравнению с цельными/жесткими устройствами. Выше на фиг. 2 а-2d показаны два примера концепций развертывания подавителей многократ 19 ных отражений клиновидной формы и на основе первообразного корня, предназначенных для полномасштабного сбора сейсмических данных. В дополнение к основному судну для сейсмических исследований с целью оказания помощи при развертывании, буксировании и подъеме на борт из воды подавителей многократных отражений использованы два вспомогательных рабочих судна. Поскольку устройства выполнены из гибких кабелей, шлангов и сети, они могут храниться на барабанах и легко развертываться и подниматься на борт из воды рабочими судами. Кроме того, в дополнение к рассмотренным вариантам осуществления возможны альтернативные конструкции. Например, подавитель многократных отражений может буксироваться перед судном для сейсмических исследований, а не между сейсмическим источником и сейсмоприемной косой. Настоящее изобретение охватывает любые другие способы развертывания и подъема на борт из воды подавителей многократных отражений, например использование имеющих нейтральную плавучесть и обтекаемых подводных крыльев с помещенными в оболочку воздухораспределителями. Кроме того, настоящее изобретение охватывает любые другие кабельные конструкции, в которых обеспечивается возможность прикрепления к кабелю и развертывания создающих пузырьки устройств. Следует учесть, что изобретение не ограничено в значительной степени предшествующим описанием, которое изложено только с иллюстративной целью. Для специалистов в области техники, к которой относится изобретение, очевидны различные модификации и варианты, которые могут быть реализованы без отступления от истинного объема, определенного в формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для подавления многократных отражений при сборе сейсмических данных в водном пространстве с границей раздела воздух-вода, содержащее по меньшей мере один источник сейсмических сигналов, расположенный в водном пространстве; по меньшей мере один приемник сейсмических сигналов, расположенный в водном пространстве ниже границы раздела воздух-вода; распределитель пузырьков, расположенный в водном пространстве так, что выпускаемые им пузырьки располагаются между приемниками и границей раздела воздух-вода и сформированные из них слои имеют высокую концентрацию пузырьков и различные по глубине участки нижней поверхности для отражения случайных акустических волн от приемника; управляющее устройство для приведения в действие распределителя пузырьков во время 20 сбора сейсмических данных с помощью источников и приемников. 2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее подвеску, расположенную в водном пространстве ниже границы раздела воздух-вода и прикрепленную к распределителю пузырьков; и буксирный трос, прикрепленный к подвеске распределителя пузырьков, для расположения выпускаемых пузырьков между приемниками и границей раздела воздух-вода. 3. Устройство по п.1, дополнительно содержащее шланг со сжатым воздухом для подачи сжатого воздуха в распределитель пузырьков в количестве, требуемом для выпускания пузырьков, создающих сильное акустическое отражение. 4. Устройство по п.1, в котором распределитель пузырьков содержит большое количество распределительных элементов. 5. Устройство по п.4, в котором распределительные элементы выполнены в виде воздухораспределителей с керамическими каменными блоками. 6. Устройство по п.4, в котором распределительные элементы выполнены в виде воздухораспределителей с пористыми шлангами. 7. Устройство по п.4, в котором для повышения эмиссии пузырьков множество распределительных элементов располагается в вертикальном направлении. 8. Устройство по п.4, в котором для повышения эмиссии пузырьков множество распределительных элементов расположено в горизонтальной ориентации. 9. Устройство по п.8, в котором множество распределительных элементов содержит буксируемые пористые воздушные шланги. 10. Устройство по п.4, в котором распределительные элементы расположены с образованием вертикально ориентированной фазовой дифракционной решетки. 11. Устройство по п.10, в котором фазовая дифракционная решетка сфокусирована на диапазон расстояний до источников и приемников. 12. Устройство по п.10, в котором распределительные элементы фазовой дифракционной решетки расположены в соответствии с дискретной числовой последовательностью. 13. Устройство по п.12, в котором дискретная числовая последовательность представляет собой последовательность первообразного корня. 14. Устройство по п.10, в котором распределительные элементы фазовой дифракционной решетки расположены с образованием формы с выпуклой книзу поверхностью. 15. Устройство по п.14, в котором распределительные элементы фазовой дифракционной решетки расположены с образованием, по существу, клиновидной формы. 16. Способ подавления многократных отражений при сборе сейсмических данных в вод 21 ном пространстве с границей раздела воздухвода, включающий в себя следующие этапы: располагают по меньшей мере один источник сейсмических сигналов и по меньшей мере один приемник сейсмических сигналов в водном пространстве, при этом приемники располагают ниже границы раздела воздух-вода; выпускают пузырьки между приемниками и границей раздела воздух-вода, формируют слой с высокой концентрацией пузырьков и с различными по глубине участками нижней поверхности для отражения случайных акустических волн от приемников. 17. Способ по п.16, согласно которому выпускаемые пузырьки имеют малый размер для их медленного подъема вверх в водном пространстве. 22 18. Способ по п.16, согласно которому указанное изменение по глубине соответствует дискретной числовой последовательности. 19. Способ по п.18, согласно которому в качестве дискретной числовой последовательности используют последовательность первообразного корня. 20. Способ по п.16, согласно которому нижняя поверхность границы раздела слоя из пузырьков выполнена с образованием формы с выпуклой книзу поверхностью в поперечном сечении перпендикулярно направлению сбора сейсмических данных. 21. Способ по п.20, согласно которому указанная форма с выпуклой книзу поверхностью, по существу, является клиновидной.