Способ очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника во всей полосе частот

Есть еще 7 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ подавления ложных отражений со стороны источника сейсмических сигналов, записанных с помощью морских сейсмических кос, включающий выполнение посредством программируемого компьютера следующих действий:

сортируют сейсмические сигналы, записанные с помощью морских сейсмических кос, с целью построения сейсмограммы общей глубинной площадки;

используют комплексный частотный параметр по Лапласу для преобразования сейсмических сигналов из пространственно-временной области в спектральную область;

применяют итеративную схему метода сопряженных градиентов с использованием предобуславливателя к преобразованным сейсмическим сигналам, чтобы получить решение нормальной системы уравнений методом наименьших квадратов для системы уравнений очистки от ложных отражений со стороны источника, и

подвергают решение обратному преобразованию в пространственно-временную область для получения сейсмических сигналов с подавленными ложными отражениями со стороны источника, обеспечивающих построение изображений геологической среды,

отличающийся тем, что использование комплексного частотного параметра по Лапласу включает следующие шаги:

определяют ненулевую вещественную часть комплексного частотного параметра по Лапласу;

получают записанные сейсмические сигналы для некоторого положения сейсмического приемника;

используют комплексный частотный параметр по Лапласу, чтобы преобразовать записанные сейсмические сигналы для этого положения сейсмического приемника из пространственно-временной области в пространственно-частотную область;

получают преобразованные сейсмические сигналы для некоторой частоты и

используют комплексный частотный параметр по Лапласу, чтобы преобразовать преобразованные сейсмические сигналы для некоторой частоты из пространственно-частотной области в спектральную область.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что комплексный частотный параметр по Лапласу s задают выражением

Рисунок 1

где j представляет собой мнимую единицуРисунок 2, w - круговую частоту, f - частоту, а e - определенную ненулевую вещественную часть комплексного частотного параметра по Лапласу s.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что использование комплексного частотного параметра по Лапласу для преобразования записанных сейсмических сигналов включает следующие шаги:

преобразуют рассеянное поле акустических волн из пространственно-временной области (xs1, xs2, xs3, t) в пространственно-частотную область (xs1, xs2, xs3, s) с использованием преобразования Лапласа, при этом:

Рисунок 3

где psa представляет собой рассеянное поле акустических волн в пространственно-частотной области, xS1,q - продольная координата источника, q - номер приемника в продольном направлении, xS2,r - поперечная координата источника, r - номер источника в поперечном направлении, а xS3,g,r - глубина расположения источника как функция xS1,q и xS2,r.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что использование комплексного частотного параметра по Лапласу для преобразования преобразованных сейсмических сигналов включает следующие шаги:

преобразуют рассеянное волновое поле Psct из пространственно-частотной области (xs1, xs2, xs3, s) в спектральную область (sαn, sβm, xs3, s) с помощью выражения

Рисунок 4

где

Рисунок 5

и

Рисунок 6

а Psctn,m представляет собой рассеянное поле акустических волн в спектральной области, n - спектральное число в продольном направлении, m - спектральное число в поперечном направлении, δxs1 - интервал выборки для источника в продольном направлении. δxs2 представляет собой интервал выборки для источника в поперечном направлении, jsαn - спектральный параметр Фурье в продольном направлении, D(sα) - интервал спектральной выборки в продольном направлении, jsβm - спектральный параметр Фурье в поперечном направлении, D(sb) - интервал спектральной выборки в поперечном направлении, N - общее количество источников в продольном направлении, а M - общее количество источников в поперечном направлении.

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

определяют систему уравнений для очистки преобразованных сейсмических сигналов от ложных отражений со стороны источника для некоторой частоты;

определяют нормальную систему уравнений для системы уравнений для очистки от ложных отражений со стороны источника и

применяют предобуславливатель к нормальной системе уравнений.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что определение системы уравнений для очистки от ложных отражений со стороны источника включает применение следующего выражения:

Рисунок 7

в котором матрица системы Kq,r;n,m задается выражением

Рисунок 8

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

Рисунок 9

где матрица An+,m+,n,m задается выражением

Рисунок 10

известный вектор Bn',m' задается выражением

Рисунок 11

а n и n' являются спектральными числами в продольном направлении, m и m' - спектральными числами в поперечном направлении, а черта над матрицей системы обозначает комплексное сопряжение.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что предобуславливатель содержит обращение матрицы системы для горизонтального распределения источников.

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

Рисунок 12

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что применение итеративной схемы метода сопряженных градиентов включает следующие шаги:

выбирают возможное начальное значение для счетчика итераций k = 0 в соответствии со следующим:

Рисунок 13

рассчитывают возможные значения для счетчика итераций k = 1 в соответствии со следующим:

Рисунок 14

выполняют следующие действия, пока критерий погрешности не будет удовлетворен:

увеличивают значение счетчика итераций k = k + 1 и

рассчитывают возможные значения для счетчика итераций k, используя предыдущие возможные значения, рассчитанные для k - 1, в соответствии со следующими выражениями:

Рисунок 15

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что критерий погрешности задан выражением

Рисунок 16

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

Рисунок 17

13. Машиночитаемый носитель с хранящейся на нем компьютерной программой, при этом логика программы обеспечивает выполнение программируемым компьютером действий согласно способу по любому из пп.1-12.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ОЧИСТКИ ДАННЫХ МОРСКОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ КОСЫ ОТ ЛОЖНЫХ ОТРАЖЕНИЙ СО СТОРОНЫ ИСТОЧНИКА ВО ВСЕЙ ПОЛОСЕ ЧАСТОТ Сейсмические данные, записанные с помощью морской сейсмической косы, упорядочивают в виде сейсмограммы общего пункта приема. Для преобразования сейсмических данных из пространственно-временной области в спектральную область используется комплексный частотный параметр по Лапласу. Чтобы получить решение нормальной системы уравнений методом наименьших квадратов для системы уравнений очистки от ложных отражений со стороны источника, к преобразованным сейсмическим данным применяется итеративная схема метода сопряженных градиентов с использованием физически обоснованного предобуславливателя. Решение подвергается обратному преобразованию в пространственно-временную область для получения сейсмических данных с подавленными ложными отражениями со стороны источника,обеспечивающих построение изображений геологической среды. Ван Борселен Роальд Дж., Рийанти Христина Д. (NL), Пэйдж Кристофер П. (GB), Фоккема Якоб Т., Ван Ден Берг Петер М. (NL) Хмара М.В., Рыбаков В.М. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ПГС ГЕОФИЗИКАЛ АС (NO) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение, в целом, относится к области геофизической разведки. Более конкретно,изобретение относится к области очистки от ложных отражений данных морской сейсмической косы. Предшествующий уровень техники В нефтегазовой промышленности геофизическая разведка обычно используется для содействия в поисках и оценке формаций геологической среды. Способы геофизической разведки позволяют получать сведения о структуре геологической среды, полезные для обнаружения и извлечения ценных полезных ископаемых, в особенности месторождений углеводородов, таких как нефть и природный газ. Хорошо известным способом геофизической разведки является сейсморазведка. При наземной сейсморазведке сейсмический сигнал генерируется на поверхности земли или вблизи от нее, а затем распространяется вниз в геологическую среду. При морской сейсморазведке сигнал также может распространяться вниз в водоеме, лежащем выше геологической среды. Источники сейсмических колебаний используются для генерации сейсмического сигнала, который, после распространения в земле, по меньшей мере, частично отражается сейсмоотражающими горизонтами в геологической среде. Такие сейсмоотражающие горизонты, как правило, представляют собой границы между подземными формациями с различными упругими свойствами, конкретно, скоростью упругих волн и плотностью породы, что приводит к разности акустических импедансов на границах. Отраженные сейсмические волны регистрируются сейсмическими датчиками (также именуемыми сейсмоприемниками) на поверхности земли или вблизи от нее, в вышележащем водоеме, или на известных глубинах в скважинах. Сейсмические датчики генерируют сигналы, как правило, электрические или оптические, от зарегистрированной сейсмической волны, которые записываются для дальнейшей обработки. Результативные сейсмические данные, полученные при проведении сейсморазведки и характерные для геологической среды, обрабатываются для получения информации, относящейся к геологическому строению и свойствам формаций геологической среды в исследуемой зоне. Обработанные сейсмические данные обрабатываются для отображения и анализа потенциального группового состава углеводородов в этих подземных формациях. Целью обработки сейсмических данных является извлечение из сейсмических данных максимального объема информации о подземных формациях для получения адекватного изображения геологической среды. При определении участков геологической среды, где существует вероятность обнаружения залежей нефти, крупные средства расходуются на сбор, обработку и интерпретацию сейсмических данных. Процесс построения поверхностей отражающих горизонтов, определяющих исследуемые подземные пласты по записанным сейсмическим данным, позволяет получить изображение среды по глубине или времени. Изображение строения геологической среды получают с целью предоставить интерпретатору возможность выбора участков, где с наибольшей вероятностью могут находиться залежи нефти. Чтобы удостовериться в наличии нефти, необходимо пробурить скважину. Бурение скважин для определения присутствия нефтяных залежей представляет собой чрезвычайно дорогостоящую и трудоемкую задачу. По этой причине сохраняется потребность в улучшении обработки и отображения сейсмических данных для получения изображения строения геологической среды, которое повысит возможности интерпретатора,независимо от того, выполняется ли интерпретация компьютером или человеком, оценивать вероятность существования скопления нефти на определенном участке геологической среды. Подходящие сейсмические источники для генерации сейсмического сигнала при наземной сейсморазведке могут включать взрывчатые вещества или вибраторы. При морской сейсморазведке, как правило, применяется погружной сейсмический источник, буксируемый судном и периодически активируемый для генерации поля акустических волн. Волновое поле может генерироваться сейсмическими источниками нескольких типов, включая небольшой заряд ВВ (взрывчатого вещества), электрическую искру или дугу, морской вибратор и, как правило, пушку. Пушка сейсмического источника может представлять собой гидропушку, паровую пушку и, чаще всего, пневмопушку. Как правило, морской сейсмоисточник состоит не из одного элемента-источника, а из пространственно-распределенной группы источников. Такое расположение относится в особенности к пневмопушкам, которые в настоящее время являются наиболее распространенным видом морского сейсмоисточника. Соответствующие типы сейсмических датчиков, как правило, включают датчики скорости частиц, в особенности при наземной сейсморазведке, и датчики давления воды, в особенности при морской сейсморазведке. Иногда датчики ускорения частиц или датчики градиента давления используются вместо датчиков скорости частиц или в дополнение к ним. Датчики скорости частиц и датчики давления воды обычно известны специалистам под названием геофонов и гидрофонов соответственно. Сейсмические датчики могут размещаться по отдельности, но чаще размещаются в виде групп датчиков. Кроме того, в ходе морской сейсморазведки датчики давления и датчики скорости частиц могут размещаться совместно, объединенные попарно или в пары групп. При обычной морской сейсморазведке сейсморазведочное судно движется по поверхности воды,как правило, со скоростью около 5 морских узлов и везет оборудование сбора морских сейсмических данных, такое как оборудование навигационного управления, оборудование управления сейсмическими источниками, оборудование управления сейсмическими датчиками и записывающее оборудование. Обо-1 021201 рудование управления сейсмическими источниками активирует сейсмический источник, буксируемый в водоеме сейсморазведочным судном, в выбранные моменты времени. Сейсмические косы, называемые также сейсмоприемными кабелями, представляют собой удлиненные кабельные конструкции, буксируемые в водоеме сейсморазведочным судном, которое буксирует сейсмический источник, или другим сейсморазведочным судном. Как правило, ряд сейсмических кос буксируются за сейсморазведочным судном. Сейсмические косы содержат датчики для регистрации отраженных волновых полей, возбужденных сейсмическим источником и отраженных от отражающих границ. При традиционной методике сейсмические косы содержат датчики давления, такие как гидрофоны, однако применяются и сейсмические косы, которые в дополнение к гидрофонам содержат датчики скорости частиц воды или датчики ускорения частиц, например, акселерометры. Датчики давления и датчики движения частиц обычно размещаются близко друг к другу, объединенные попарно или в пары групп вдоль сейсмического кабеля. После того как отраженная волна достигает кабеля сейсмической косы, она продолжает распространяться к границе вода-воздух на поверхности воды, от которой волна отражается в нижнем направлении и снова регистрируется гидрофонами в сейсмической косе. Поверхность воды является хорошей отражающей границей, при этом коэффициент отражения почти равен единице по величине и отрицателен по знаку для сейсмических сигналов. Волны, отраженные от поверхности, будут, таким образом,сдвинуты по фазе на 180 по отношению к волнам, распространяющимся в верхнем направлении (восходящим). Волны, распространяющиеся в нижнем направлении (нисходящие) и записываемые приемниками, обычно называются отражением от поверхности или волной-спутником со стороны приемника. Ложные отраженные сигналы (волны-спутники) со стороны источника представляют собой волны, которые сначала распространяются от сейсмоисточника вверх к водной поверхности, а затем направляются вниз в геологическую среду и возвращаются к приемникам. В связи с отражением от поверхности водная поверхность действует как фильтр, который создает вырезы в спектре записанного сигнала, затрудняя запись данных за пределами выбранной полосы частот. Из-за влияния отражения от поверхности некоторые частоты в записанном сигнале усиливаются, тогда как другие ослабляются. В настоящее время при проведении геофизических исследований методом морской сейсморазведки судно буксирует очень длинные сейсмические косы, к которым присоединено большое количество сейсмоприемников, как правило, гидрофонов (хотя могут использоваться и другие типы приемников). Эти приемники регистрируют часть рассеянного поля акустических волн, возбужденных зондирующим сигналом сейсмоисточника. Поле акустических волн, генерируемое сейсмоисточником, рассеивается за счет отражений и преломлений в геологической среде. При традиционном сборе морских сейсмических данных приемники сейсмической косы расположены группами на конкретной глубине ниже поверхности моря. Вследствие такого расположения так называемая однократная отраженная волна, представляющая собой сигнал прямого отклика, проходящий от источника в геологическую среду, а затем к приемникам,затемняется ложным отражением из-за волны, которая проходит от источника в геологическую среду, а затем через поверхность моря к приемникам. Удаление ложного отражения со стороны приемника из морских сейсмических данных является первой стадией предварительной обработки данных, увеличивающей разрешающую способность. Эта процедура называется очисткой от ложных отражений или подавлением волн-спутников со стороны приемника. Удаление ложного отражения со стороны источника из морских сейсмических данных является еще одной необходимой стадией предварительной обработки данных, дополнительно увеличивающей разрешающую способность. Эта процедура называется очисткой от ложных отражений, или подавлением волн-спутников со стороны источника. Таким образом, существует потребность в способе очистки морских сейсмических данных от ложных отражений со стороны источника, сохраняющем стабильность на любых частотах, даже при наличии вырезов в спектре сейсмических данных. Кроме того, способ должен работать без какого-либо предварительного знания о геологической среде. Сущность изобретения Настоящее изобретение представляет собой способ преобразования сейсмических данных, записанных в морских сейсмических косах, в сейсмические данные с подавленными ложными отражениями со стороны источника. Сейсмические данные, записанные с помощью морских сейсмических кос, упорядочивают в виде сейсмограммы ОПП (общего пункта приема). Для преобразования сейсмических данных из пространственно-временной области в спектральную область используется комплексный частотный параметр по Лапласу. Чтобы получить решение нормальной системы уравнений методом наименьших квадратов для системы уравнений очистки от ложных отражений со стороны источника, к преобразованным сейсмическим данным применяется итеративная схема метода сопряженных градиентов с использованием физически обоснованного предобуславливателя. Решение подвергается обратному преобразованию в пространственно-временную область для получения сейсмических данных с подавленными ложными отражениями со стороны источника, обеспечивающих построение изображений геологической среды. Краткий перечень фигур Настоящее изобретение и его преимущества легче понять из следующего подробного описания и прилагаемых чертежей, среди которых на фиг. 1 представлена блок-схема, иллюстрирующая первый вариант осуществления изобретения для очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника; на фиг. 2 представлена блок-схема, иллюстрирующая начальную часть второго варианта осуществления изобретения для очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника; на фиг. 3 представлена блок-схема, иллюстрирующая конечную часть второго варианта осуществления изобретения для очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника, начатую на фиг. 2; на фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления изобретения для итеративной схемы метода сопряженных градиентов с предобуславливателем, используемой для очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника. Хотя настоящее изобретение будет описано в связи с предпочтительными вариантами осуществления, понятно, что изобретение не ограничивается только ими. Напротив, изобретение предназначено для того, чтобы охватить все альтернативные варианты, модификации и эквиваленты, которые могут быть включены в объем настоящего изобретения согласно прилагаемой формуле изобретения. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Одна из процедур очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника заключается в разложении сейсмических волновых полей для получения восходящей компоненты волнового поля. Один из способов разложения сейсмических волновых полей на восходящие и нисходящие компоненты волнового поля состоит в решении системы уравнений типа Фурье, при котором решение получают путем обращения (инверсии) системы с однозначно определенным ядром Фурье. В одном примере настоящего способа систему уравнений получают в области Лапласа, где прямое преобразование Лапласа из пространственно-временной области (x,t) в область Лапласа (x,s) в общем случае определяется как а соответствующее обратное преобразование Лапласа определяется как Здесь t обозначает время, х - пространство,- мнимую единицу, а s - частотный параметр по Лапласу, который более подробно обсуждается ниже. В дальнейшем обсуждении настоящее изобретение будет иллюстрироваться как действующее на основе волнового поля давления (продольных волн) p(x,t), как правило, регистрируемого датчиками давления, такими как гидрофоны, хотя тип волнового поля и тип датчиков не ограничивает объем настоящего изобретения. Настоящее изобретение может применяться с любым типом соответствующего сейсмического датчика и регистрируемых им волновых полей. В одном из примеров могут применяться волновые поля движения частиц и датчики движения частиц. Следующие выражения легко изменить для приведения в соответствие с другими волновыми полями. В преобразовании Лапласа, представленном выше выражениями (1) и (2), лапласовский параметр s,представляющий собой частотный параметр, при традиционной методике является чисто мнимым числом и определяется как гдепредставляет собой круговую частоту, а f - вещественную частоту. Проблема возникает при использовании традиционного частотного параметра по Лапласу s, данного в выражении (3). Вырезы в спектре сейсмических данных появляются, когда между сейсмическими волнами возникает деструктивная (ослабляющая) интерференция при конкретных комбинациях частот и волновых чисел. Когда система уравнений типа Фурье для очистки от ложных отражений со стороны источника решена относительно таких частот f, при которых возникают вырезы в спектре, то измеренный сигнал для этих комбинаций частот и волновых чисел равен нулю, поскольку записывается только фоновый шум. При использовании частотного параметра по Лапласу, который является чисто мнимым,как определено выражением (3), процесс обращения (инверсии) становится неустойчивым. Следствием этой неустойчивости являются неисправимые артефакты, вводимые в результаты разложения сейсмических волновых полей, используемых для очистки от ложных отражений со стороны источника. Чтобы справиться с неустойчивостью, возникающей из-за этих вырезов в спектре, в способе настоящего изобретения используется частотный параметр по Лапласу s, который является комплексной переменной с мнимой и вещественной частями. Таким образом, частотный параметр по Лапласу s задан теперь не выражением (3), а выражением гдеявляется дополнительной вещественной частью комплексного частотного параметра по Лапласу s. В дальнейшем обсуждении термин комплексный будет использоваться для указания на то, что частотный параметр по Лапласу имеет как вещественную, так и мнимую части, как в выражении (4). Этот комплексный частотный параметр по Лапласу s будет использоваться для преобразования области Лапласа и спектральной области, а также в уравнениях очистки от ложных отражений со стороны источника, рассматриваемых ниже. В одном из вариантов осуществления вещественная частькомплексного частотного параметра по Лапласу s может быть константой. В других вариантах осуществления вещественная частьможет изменяться в качестве функции таких параметров, как время, пространственное положение или частота. Таким образом, вещественная частьможет быть выражена, не ограничиваясь этим, следующими выражениями: Здесь x1 и x2 представляют собой горизонтальные пространственные координаты, такие как продольные и поперечные направления, а х 3 - вертикальную пространственную координату, такую как глубина. Настоящее изобретение представляет собой способ очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника. Изобретение может применяться без каких-либо априорных знаний о геологической среде. Операция очистки от ложных отражений со стороны источника выполняется на основе записанных данных отдельно по каждому положению пункта приема. Записанные данные упорядочиваются, формируя сейсмограммы ОПП, при этом каждая сейсмограмма содержит все данные источника для одного общего пункта приема. Затем, для каждой частоты изобретение включает способ решения системы уравнений очистки от ложных отражений со стороны источника. Решение системы уравнений получают с использованием итеративного метода сопряженных градиентов с предобуславливателем. Предобуславливатель основан не на математической (как было бы при традиционном подходе),а на физической стороне рассматриваемой проблемы. В качестве эффективного предобуславливателя применяется инверсия горизонтального распределения источников, поскольку более общее распределение источников можно рассматривать в качестве возмущения простого горизонтального распределения источников с регулярной структурой. Однако традиционный способ очистки от ложных отражений с использованием мнимого частотного параметра по Лапласу из выражения (3) может все же становиться неустойчивым в вырезах частотной области. Поэтому в способе настоящего изобретения применяется комплексный частотный параметр по Лапласу из выражения (4), который обеспечивает устойчивость процедуры очистки от ложных отражений со стороны источника. Таким образом, разложение волнового поля может применяться во всем частотном диапазоне сейсмических сигналов даже при наличии вырезов в спектре сейсмических данных. Ниже в ходе дальнейшего обсуждения использование этого комплексного частотного параметра по Лапласу подробно описано со ссылкой на блок-схему, показанную на фиг. 2. На фиг. 1 представлена блок-схема, иллюстрирующая первый вариант осуществления изобретения для очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника. В блоке 11 сейсмические данные, записанные с помощью морских сейсмических кос, упорядочиваются, формируя сейсмограмму ОПП. В блоке 12 комплексный частотный параметр по Лапласу используется для преобразования сейсмических данных из блока 11 из пространственно-временной области в спектральную область. В блоке 13 итеративная схема метода сопряженных градиентов с использованием физически обоснованного предобуславливателя применяется к преобразованным сейсмическим данным, чтобы получить решение нормальной системы уравнений методом наименьших квадратов для системы уравнений очистки от ложных отражений со стороны источника. В блоке 14 сейсмические данные из блока 13 подвергаются обратному преобразованию в пространственно-временную область для получения сейсмических данных с подавленными ложными отражениями со стороны источника. На фиг. 2 представлена блок-схема, иллюстрирующая начальную часть второго варианта осуществления изобретения для очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника. Конечная часть обсуждается ниже со ссылкой на блок-схему, показанную на фиг. 3. В блоке 21 сейсмические данные, записанные с помощью морской сейсмической косы, упорядочиваются, формируя сейсмограмму ОПП. Данные выстрела (активации сейсмического источника) по каждому пункту приема и по всем записанным временам t принимаются в качестве входных сейсмических данных. Пространственное положение источников в декартовой системе координат задано уравнением В настоящем изобретении глубина расположения источника представляет со бой однозначную функцию горизонтальных координат Таким образом, распределения источников не являются вертикальными, но и необязательно расположены горизонтально. Иначе говоря, положение источников не ограничивает объем настоящего изобретения. В блоке 22 определяется вещественная частькомплексного частотного параметра по Лапласу s в выражении (4). В различных вариантах осуществления вещественная частьможет быть выражена как в примерах, представленных выше выражением (5), не ограничивая при этом объем настоящего изобретения. Используя различные значения вещественной частикомплексного частотного параметра по Лапласу s, можно варьировать стабилизацию инверсии в способе настоящего изобретения, обеспечивая дополнительную стабилизацию решения приведенной ниже системы уравнений очистки от ложных отражений со стороны источника. В блоке 23 сейсмические данные, записанные для пункта приема, получают по сейсмическим данным, полученным в блоке 21. В блоке 24 сейсмические данные, записанные для пункта приема из блока 23, временно преобразуют из пространственно-временной области в пространственно-частотную область Лапласа. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения рассеянное волновое поле источников преобразуется из пространственно-временной области в пространственно частотную область Лапласа жением (1), тем самым с помощью прямого преобразования Лапласа, заданного выра используя в этом преобразовании комплексный частотный параметр по Лапласу s настоящего изобретения, заданный не традиционным выражением (3), а приведенным выше выражением (4). Здесь представляет собой рассеянное поле акустических волн в пространственно-частотной области,продольная координата источника, q - номер источника в продольном направлении,ордината источника, r - номер источника в поперечном направлении,- глубина расположения ис при использовании , определенного в блоке 22, в качестве вещественточника как функция ной части комплексного частотного параметра по Лапласу s. Такое преобразование рассеянного волнового поля в местоположениях источников выполняется для каждого положения пункта приема. В блоке 25 преобразованные сейсмические данные из блока 24 получают для частоты f. В блоке 26 преобразованные сейсмические данные из блока 25 преобразуются из пространственночастотной области Лапласа в спектральную область. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения рассеянное волновое поле са преобразуется из пространственно-частотной области Лаплас помощью выражения представляет собой рассеянное поле акустических волн в спектральной области, n -5 021201 спектральное число в продольном направлении, m - спектральное число в поперечном направлении,- интервал выборки для источника в продольном направлении. для источника в поперечном направлении,нии, представляет собой интервал выборки- спектральный параметр Фурье в продольном направле- интервал спектральной выборки в продольном направлении. Фурье в поперечном направлении,- интервал спектральной выборки в поперечном направлении, Nобщее количество источников в продольном направлении, а M - общее количество источников в поперечном направлении. Комплексный частотный параметр по Лапласу s настоящего изобретения также используется при данном преобразовании в спектральную область. В блоке 27 определяется система уравнений для очистки преобразованных сейсмических данных от ложных отражений со стороны источника для частоты из блока 26. Система уравнений будет определена с использованием частотного параметра по Лапласу s настоящего изобретения для обеспечения устойчивости при решении уравнений. В общем случае, когда местоположения источников задаются произвольно, волновое поле в спектральной области не может быть определено в явном виде. Таким образом, процедура очистки от ложных отражений со стороны источника настоящего изобретения содержит решение системы уравнений. Для общего случая с произвольно заданными положениями источников в спектральной области глубина расположения источников задается однозначной функцией горизонтальных координат источников. Конкретно, глубина расположения источников записывается в виде В современных системах сбора морских сейсмических данных эта информация о положении источников регистрируется. Операция очистки от ложных отражений со стороны источника может затем быть представлена в виде решения системы уравнений представляет собой поле акустических волн с подавленными ложЗдесь неизвестный вектор ными отражениями со стороны источника на нулевой глубине и задается в спектральной области в виде где известный вектор представляет собой записанные сейсмические данные в пространственно-частотной области и задан выражением где с представляет собой скорость распространения акустической волны в воде. Матрица системы является функцией комплексного частотного параметра по Лапласу s. В блоке 28 процесс переходит к блоку 31 на фиг. 3 для решения системы уравнений, определенной в блоке 27. Использование полного комплексного частотного параметра по Лапласу s с ненулевой вещественной частью , взятой из выражения (4) вместо выражения (3), обеспечивает устойчивость при решении уравнений. На фиг. 3 представлена блок-схема, иллюстрирующая конечную часть второго варианта осуществления изобретения для очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника. В рамках конечной части продолжается начальный процесс, обсуждавшийся выше со ссылкой на блок-схему на фиг. 2. В блоке 31 нормальная система уравнений определяется по системе уравнений очистки от ложных отражений со стороны источника в блоке 27 на фиг. 2. Поскольку известный вектор пространственно-частотной области Лапласа, а неизвестный вектор определен в спектральной области, в данном варианте осуществления изобретения применяется решение методом наименьших квадратов в пространственно-частотной области. Обе части выражения (10) умножаются на комплексносопряженную матрицу системы, а результаты суммируются по всем значениям номеров источников в продольном и поперечном направлении q и r, соответственно. После перестановки результатов последнего суммирования по q и r и суммирования по n и m получаем следующую систему нормальных уравнений представляет собой известную величину, заданную выражением где n и n' являются спектральными числами в продольном направлении, m и m' - спектральными обозначает комплексное сочислами в поперечном направлении, а черта над матрицей системы пряжение. В выражении (15) настоящего изобретения предлагается способ получения устойчивого решения данной линейной системы нормальных уравнений даже при наличии вырезов в спектре сейсмических данных путем использования комплексного частотного параметра по Лапласу. Геометрическое распределение расположений источников не ограничивает объем настоящего изобретения. Настоящее изобретение применяется к простому случаю горизонтальных распределений источников с регулярной структурой, а также к общему случаю негоризонтальных распределений источников с нерегулярной структурой. Далее изобретение иллюстрируется сначала для простого случая, а затем для общего случая. Простой случай распределения источников при традиционном способе, рассматриваемый для строго горизонтальной конфигурации, является частным случаем общего случая, охватываемого данным изобретением. В этом простом случае горизонтальной конфигурации расположение приемника по глубине является постоянным, а обращение (инверсия) системы уравнений сводится к стандартной процедуре очистки от ложных отражений со стороны источника. Система уравнений может быть решена обратным (инверсным) преобразованием Фурье. Конкретно, система уравнений, заданных в общем виде выражениями (10) и (11), становится более простой системой уравнений Здесь очистка от ложных отражений со стороны источника для константы может быть выполнена в явном виде в спектральной области. Поле с подавленными ложными отражениями со стороны источника в спектральной области на нулевом уровне глубины может быть получено непосредственно как определенное выражением (12), Для решения общей системы линейных уравнений в нормальных уравнениях, заданных выражением (15), существует много эффективных решателей, таких как прямые решатели и итеративные решате-7 021201 ли. Очень эффективным итеративным решателем является итеративный метод сопряженных градиентов с предобуславливателем, основанный на минимизации расхождений между измеренными данными и моделируемым откликом. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения рассматривается выражение (10), а решение спектрального волнового поля с подавленными ложными отражениями со стороны источника получают с использованием итеративной схемы сопряженных градиентов, такой, что погрешность ERR, задаваемая выражением: минимизируется. Как показано в блоке 32 на фиг. 3, нормальные уравнения из блока 31 предобусловлены с помощью физически обоснованного предобуславливателя. Предобуславливатель часто применяется в итеративных методах сопряженных градиентов, чтобы сделать уравнения хорошо обусловленными. Стандартные предобуславливатели, такие как многоуровневые ILU (Incomplete Lower Upper decomposition, неполное разложение матрицы на нижнюю или верхнюю матрицы), например, обычно основаны на математической структуре матрицы системы. К сожалению, для решения настоящей проблемы такие предобуславливатели, основанные на математической стороне проблемы, неэффективны. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения используется предобуславливатель, который основан на физической стороне решаемой проблемы, в качестве которой выступает общий случай распределения источников, описанный выше. Негоризонтальное распределение источников с нерегулярной структурой может рассматриваться в качестве возмущения горизонтального распределения источников с регулярной структурой, поэтому обращение (инверсия) матрицы системы негоризонтального распределения источников с нерегулярной структурой аппроксимируется обращением матрицы системы горизонтального распределения источников с регулярной структурой. Здесь обращение матрицы системы эквивалентного горизонтального распределения источников принимается в качестве предобуславливателя. Следует отметить, что если распределение источников является горизонтальным, то итеративная схема сопряженных градиентов завершает свою работу за одну итерацию при использовании данного предобуславливателя. Для горизонтального распределения источников система нормальных уравнений выражения (15) является диагональной,при этом решение получают непосредственно в виде В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения используется предобуславливатель, при этом выражение (16) принимает вид Для удобства выражение (10) можно записать в компактной форме: где n теперь обозначает (n,m), a q обозначает (q,r). Предобуславливатель является функцией комплексного частотного параметра по Лапласу s. В блоке 33 итеративная схема метода сопряженных градиентов с предобуславливателем применяется для решения системы уравнений в выражении (23), предобусловленной нормальной системы уравнений из блока 32. При каждой итерации, обозначаемой числом k, получают приближенное значение спектрального волнового поля точной погрешностью жением с подавленными ложными отражениями со стороны источника с остаТаким образом, на k-й итерации k-я остаточная погрешность задается выра Конкретный вариант осуществления настоящего изобретения для итеративной схемы метода сопряженных градиентов описан ниже со ссылкой на обсуждение блок-схемы на фиг. 4. В блоке 34 определяется, остались ли какие-либо частоты, выбранные в блоке 25 на фиг. 2. Если частоты остаются, процесс возвращается к блоку 25 на фиг. 2. Если частот не остается, процесс переходит к шагу 35. Таким образом, решение методом итераций сопряженных градиентов повторяется для каждой частоты f. В блоке 35 определяется, остались ли какие-либо положения пункта приема, выбранные в блоке 23 на фиг. 2. Если положения пункта приема остаются, процесс возвращается к блоку 23 на фиг. 2. Если положений пункта приема не остается, процесс переходит к шагу 36. Таким образом, решение методом итераций сопряженных градиентов повторяется для каждого положения пункта приема. В блоке 36 решения с подавленными ложными отражениями со стороны источника из блока 33 преобразуются обратно из спектральной области в пространственно-временную область. После получения волнового поля с подавленными ложными отражениями со стороны источника в спектральной области волновое поле с подавленными ложными отражениями со стороны источника при нулевой глубине в пространственно-временной области получают с помощью выражения является Волновое поле с подавленными ложными отражениями со стороны источника функцией комплексного частотного параметра по Лапласу s. На фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая вариант осуществления изобретения для итеративной схемы метода сопряженных градиентов с предобуславливателем, используемой для очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника. Это схема, на которую приведена ссылка в блоке 33 на фиг. 3 выше. В блоке 41 выбирается нулевое возможное начальное значение для счетчика итераций k = 0. В одном из вариантов осуществления это возможное значение выражается как В других вариантах осуществления могут использоваться различные варианты выбора возможного начального значения для схемы метода сопряженных градиентов. Например, различные варианты выбора могут включать, помимо прочего, решение, полученное для предыдущей частоты, или решение для другого положения пункта приема. В блоке 42 рассчитывается возможное значение для счетчика итераций k = 1. В одном из вариантов осуществления эти возможные значения выражаются как= 2, 3,В блоке 44 возможное значение для счетчика итераций k рассчитывается с использованием возможных значений для счетчика итераций k-1. В одном из вариантов осуществления это значение выражается как В блоке 45 рассчитывается критерий погрешности для возможного текущего итерационного значения остаточной погрешности погрешности выражается как из блока 44. В одном из вариантов осуществления критерий этой В блоке 46 определяется, удовлетворяется ли критерий погрешности в блоке 45. Если критерий погрешности не удовлетворяется, то итеративный процесс возвращается к блоку 43 для определения нового набора возможных значений. Если критерий погрешности удовлетворяется, то итеративный процесс завершается. При использовании метода обращения (инверсии) и применении комплексного частотного параметра по Лапласу s способ разложения для очистки от ложных отражений со стороны источника согласно настоящему изобретению можно переформулировать для различных областей, включая, помимо прочего, частотно-медленностную область, tau-медленностную область, или пространственно-временную область. Настоящее изобретение обсуждалось выше как способ только в целях иллюстрации, но оно может также быть реализовано в виде системы. Система в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно реализуется посредством компьютеров, конкретно, цифровых компьютеров, наряду с использованием традиционного оборудования для обработки данных. Такое оборудование для обработки данных,хорошо известное специалистам, будет состоять из любой подходящей комбинации или сети оборудования для компьютерной обработки, включая, без ограничений, аппаратное обеспечение (процессоры, устройства временного и постоянного хранения и любое иное оборудование для компьютерной обработки),программное обеспечение (операционные системы, прикладные программы, библиотеки программ математических расчетов и любое иное подходящее программное обеспечение), схемы соединений (электрические, оптические, беспроводные и другие) и периферийное оборудование (входные и выходные устройства, такие как клавиатуры, позиционирующие устройства и сканеры; устройства отображения, такие как мониторы и принтеры; машиночитаемые накопители, такие как ленты, диски, накопители на жестких дисках и любое иное подходящее оборудование). В другом варианте осуществления изобретение может быть реализовано в виде описанного выше способа с помощью программируемого компьютера. В другом варианте осуществления изобретение может быть реализовано в виде компьютерной программы, хранящейся на машиночитаемом носителе, при этом логика программы позволяет задавать последовательность действий программируемого компьютера для выполнения описанного выше способа. В другом варианте осуществления изобретение может быть реализовано в виде машиночитаемого носителя с хранящейся на нем компьютерной программой,при этом логика программы обеспечивает выполнение программируемым компьютером описанного выше способа. Следует понимать, что изложенное выше представляет собой только подробное описание конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения и что многочисленные изменения, модификации и варианты осуществления, альтернативные изложенным, могут быть выполнены в соответствии с раскрытым здесь изобретением без выхода за его рамки. Поэтому предшествующее описание не ограничивает объем настоящего изобретения. Объем изобретения определяется только прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ подавления ложных отражений со стороны источника сейсмических сигналов, записанных с помощью морских сейсмических кос, включающий выполнение посредством программируемого компьютера следующих действий: сортируют сейсмические сигналы, записанные с помощью морских сейсмических кос, с целью построения сейсмограммы общей глубинной площадки; используют комплексный частотный параметр по Лапласу для преобразования сейсмических сигналов из пространственно-временной области в спектральную область; применяют итеративную схему метода сопряженных градиентов с использованием предобуславливателя к преобразованным сейсмическим сигналам, чтобы получить решение нормальной системы уравнений методом наименьших квадратов для системы уравнений очистки от ложных отражений со стороны источника, и подвергают решение обратному преобразованию в пространственно-временную область для получения сейсмических сигналов с подавленными ложными отражениями со стороны источника, обеспечивающих построение изображений геологической среды,отличающийся тем, что использование комплексного частотного параметра по Лапласу включает следующие шаги: определяют ненулевую вещественную часть комплексного частотного параметра по Лапласу; получают записанные сейсмические сигналы для некоторого положения сейсмического приемника; используют комплексный частотный параметр по Лапласу, чтобы преобразовать записанные сейсмические сигналы для этого положения сейсмического приемника из пространственно-временной области в пространственно-частотную область; получают преобразованные сейсмические сигналы для некоторой частоты и используют комплексный частотный параметр по Лапласу, чтобы преобразовать преобразованные сейсмические сигналы для некоторой частоты из пространственно-частотной области в спектральную область. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что комплексный частотный параметр по Лапласу s задают выражением где j представляет собой мнимую единицу,- круговую частоту, f - частоту, а- определенную ненулевую вещественную часть комплексного частотного параметра по Лапласу s. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что использование комплексного частотного параметра по Лапласу для преобразования записанных сейсмических сигналов включает следующие шаги: преобразуют рассеянное поле акустических волн из пространственно-временной области в пространственно-частотную область где ласти, представляет собой рассеянное поле акустических волн в пространственно-частотной об- продольная координата источника, q - номер приемника в продольном направлении,- глубина распоперечная координата источника, r - номер источника в поперечном направлении, а положения источника как функция 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что использование комплексного частотного параметра по Лапласу для преобразования преобразованных сейсмических сигналов включает следующие шаги: преобразуют рассеянное волновое поле спектральную область представляет собой рассеянное поле акустических волн в спектральной области, n - спек тральное число в продольном направлении, m - спектральное число в поперечном направлении,интервал выборки для источника в продольном направлении; для источника в поперечном направлении,нии,представляет собой интервал выборки- спектральный параметр Фурье в продольном направле- интервал спектральной выборки в продольном направлении. Фурье в поперечном направлении,- интервал спектральной выборки в поперечном направлении,N - общее количество источников в продольном направлении, а M - общее количество источников в поперечном направлении. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что определяют систему уравнений для очистки преобразованных сейсмических сигналов от ложных отражений со стороны источника для некоторой частоты; определяют нормальную систему уравнений для системы уравнений для очистки от ложных отражений со стороны источника и применяют предобуславливатель к нормальной системе уравнений. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что определение системы уравнений для очистки от ложных отражений со стороны источника включает применение следующего выражения: 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что определение нормальной системы уравнений включает а n и n' являются спектральными числами в продольном направлении, m и m' - спектральными числами в поперечном направлении, а черта над матрицей системы обозначает комплексное сопряжение. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что предобуславливатель содержит обращение матрицы системы для горизонтального распределения источников. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что применение предобуславливателя включает применение следующего выражения: 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что применение итеративной схемы метода сопряженных градиентов включает следующие шаги: выбирают возможное начальное значение для счетчика итераций k = 0 в соответствии со следующим: рассчитывают возможные значения для счетчика итераций k = 1 в соответствии со следующим: выполняют следующие действия, пока критерий погрешности не будет удовлетворен: увеличивают значение счетчика итераций k = k + 1 и рассчитывают возможные значения для счетчика итераций k, используя предыдущие возможные значения, рассчитанные для k - 1, в соответствии со следующими выражениями: 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что критерий погрешности задан выражением 12. Способ по п.4, отличающийся тем, что обратное преобразование решения включает применение следующего выражения: 13. Машиночитаемый носитель с хранящейся на нем компьютерной программой, при этом логика программы обеспечивает выполнение программируемым компьютером действий согласно способу по

МПК / Метки

МПК: G01V 1/38, G01V 1/28, G06F 17/17, G01V 1/32

Метки: очистки, морской, ложных, частот, отражений, всей, косы, сейсмической, данных, стороны, источника, полосе, способ

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/15-21201-sposob-ochistki-dannyh-morskojj-sejjsmicheskojj-kosy-ot-lozhnyh-otrazhenijj-so-storony-istochnika-vo-vsejj-polose-chastot.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ очистки данных морской сейсмической косы от ложных отражений со стороны источника во всей полосе частот</a>

Похожие патенты