Способ получения и обработки морских сейсмических данных
Формула / Реферат
1. Способ получения и обработки морских сейсмических сигналов для выделения полей восходящих и нисходящих волн, излучаемых сейсмоисточником, включающий следующие шаги:
размещают по меньшей мере два морских сейсмоисточника на различных глубинах в водоеме, по существу, в одинаковом продольном положении по отношению к сейсморазведочному судну;
активируют каждый из сейсмоисточников в ряде последовательностей выстрелов, при этом каждая последовательность имеет известную, отличную от других временную задержку между выстрелами каждого источника и началом записи сейсмических сигналов;
записывают сейсмические сигналы, соответствующие каждой последовательности выстрелов;
выделяют сейсмическую волну, соответствующую каждому из источников, из записанных сейсмических сигналов;
выделяют поле восходящих и/или нисходящих волн с использованием выделенной сейсмической волны;
обеспечивают прохождение выделенных полей восходящих и нисходящих волн от каждого источника до водной поверхности и/или общей опорной глубины, сдвигают по фазе на 180° одно из полей восходящих и нисходящих волн и суммируют поля прошедших, сдвинутых по фазе восходящих и нисходящих волн.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что временные задержки изменяют произвольным, и/или полупроизвольным, и/или систематическим образом между последовательностями выстрелов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделение сейсмической волны из каждого источника включает временную синхронизацию записанных сигналов относительно момента выстрела каждого источника и когерентную фильтрацию синхронизированных по времени сигналов относительно соответствующих выстрелов источника, синхронизированных по времени.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает коррекцию за различие форм импульсов источников, буксируемых на различных глубинах.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает проектирование источников, буксируемых на различных глубинах, таким образом, чтобы они имели, по существу, идентичные формы импульсов.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигналы записывают с использованием по меньшей мере одного из следующих видов датчиков: датчиков давления, датчиков, реагирующих на временной градиент давления, датчиков, реагирующих на вертикальный градиент давления, датчиков, реагирующих на движение частиц, или их комбинаций.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают прохождение выделенных полей восходящих и нисходящих волн до водной поверхности и/или общей опорной глубины с использованием временных сдвигов, зависящих от угла, на основе известных глубин источника и углов излучения.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают прохождение выделенных полей восходящих и нисходящих волн до водной поверхности и/или общей опорной глубины с использованием линейных фазовых сдвигов, зависящих от угла, в частотной области.
Текст
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ МОРСКИХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ В изобретении способ получения и обработки морских сейсмических сигналов в целях выделения полей восходящих и нисходящих волн, излучаемых сейсмоисточником, включает размещение по меньшей мере двух морских сейсмоисточников на различных глубинах в водоеме. Эти сейсмоисточники активируют с известными временными задержками, которые изменяются от одной сейсмограммы выстрела до другой. Сейсмические сигналы от источников, размещенных на различной глубине, записывают одновременно. Сейсмическая волна, соответствующая каждому из источников, выделяется из записанных сейсмических сигналов. Поля восходящих и нисходящих волн выделяются для каждого из источников, размещенных на различной глубине,с использованием выделяемых из него сейсмических волн. Способ включает распространение выделенных полей восходящих и нисходящих волн до водной поверхности или общей опорной глубины, сдвиг по фазе на 180 поля восходящей или нисходящей волны и суммирование сигналов из этих модифицированных полей восходящих и нисходящих волн. Хегна Стиан (NO), Паркес Грегори Эрнст (GB) 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 областям сбора морских сейсмических данных и обработки данных. Более конкретно, изобретение относится к способам проектирования и активации морских сейсмоисточников и обработки таких данных, из которых можно выделить и конструктивно добавить поле восходящих и нисходящих волн, излучаемых источником. Предшествующий уровень техники При проведении сейсмических исследований сейсмические данные получают, направляя акустическую волну в геологическую среду вблизи поверхности Земли и регистрируя акустическую волну, которая отражается от границ между различными пластами формаций геологической среды. Акустическая волна отражается, когда существует разность акустических импедансов на границе между соседними пластами. Сигналы, представляющие зарегистрированную акустическую волну, интерпретируются, чтобы вывести заключение о строении и составе формаций геологической среды. При проведении морских сейсморазведочных исследований сейсмоисточник, например пневмопушка или группа таких пневмопушек, используется обычно для направления акустической волны в формации, расположенные ниже подошвы водного слоя. Пневмопушка или группа пневмопушек активируется в воде на выбранной глубине, как правило, в то время как пневмопушка или группа буксируется судном. Это же или другое судно буксирует в воде один или несколько сейсмоприемных кабелей, называемых "сейсмоприемными косами". В общем случае сейсмоприемная коса тянется за судном вдоль направления, в котором она буксируется. Как правило, сейсмоприемная коса включает ряд гидрофонов,расположенных в пространственно разнесенных местах по длине кабеля. Гидрофоны, как известно специалистам, представляют собой датчики, которые генерируют оптический или электрический сигнал,соответствующий давлению воды или временному градиенту (dp/dt) давления в воде. Судно, которое буксирует одну или две сейсмоприемных косы, как правило, везет записывающее оборудование для выполнения индексированных по времени записей сигналов, генерируемых гидрофонами в ответ на зарегистрированную акустическую волну. Запись сигналов, как объяснялось ранее, подвергается обработке,чтобы вывести заключение о строении и составе формаций геологической среды, находящихся ниже места проведения сейсморазведки. Морские сейсмические данные включают эффект, который ограничивает точность выводов о строении и составе формаций геологической среды. Этот эффект, известный как образование волн-спутников источника, возникает вследствие того, что вода имеет плотность и скорость распространения волн давления, существенно отличающихся от характеристик воздуха, находящегося над поверхностью воды. Образование волн-спутников можно понять следующим образом. При активировании пневмопушки или группы пневмопушек акустическая волна излучается в основном во внешнем направлении от пневмопушки или группы пневмопушек. Половина энергии волны распространяется в нижнем направлении и проходит через подошву водного слоя в формации геологической среды. Другая половина энергии акустической волны распространяется в верхнем направлении относительно пневмопушки или группы, при этом большая часть этой энергии отражается от поверхности воды, после чего распространяется вниз. Отраженная акустическая волна отстает по времени, а также сдвигается по фазе приблизительно на 180 относительно прямой нисходящей акустической волны. Отраженная от поверхности нисходящая акустическая волна обычно называется "волной-спутником". Волна-спутник сталкивается с полем прямой нисходящей волны, вызывая конструктивную (усиливающую) интерференцию в некоторых частях диапазона частот и деструктивную (ослабляющую) интерференцию в других частях диапазона частот. При этом создается последовательность вырезов в спектре, равномерно разнесенных по частоте, включая вырез на нулевой частоте (0 Гц). Частоты этих вырезов в зарегистрированном акустическом сигнале связаны с глубиной, на которой располагается пневмопушка или группа пневмопушек, как хорошо известно специалистам. Эффект образования волн-спутников источника, как правило, называется "волнойспутником". Сейсмические волны, излучаемые источником, ослабевают с расстоянием, пройденным волной, изза геометрического расхождения, потерь при распространении и поглощения. Поглощение энергии в высокочастотной части диапазона в большей степени по сравнению с низкочастотной энергией хорошо известно специалистам. Поэтому для более глубокого проникновения желательно максимально увеличить энергию, излучаемую источником на низких частотах. Поскольку волна-спутник имеет вырез на нулевой частоте, это ограничивает энергию на низких частотах. Эту ситуацию можно улучшить, буксируя источники на большей глубине. Однако при этом вырезы волны-спутника в спектре возникают на более низких частотах и тем самым ограничивают высокочастотные части спектра, необходимые для построения высокоразрешающего изображения для менее глубоко залегающих объектов исследований. Кроме того,при использовании пневмопушки(-ек) в качестве сейсмоисточника основная частота пушки(-ек) возрастает с увеличением глубины. Таким образом, увеличение энергии на низких частотах при буксировании пневмопушек на большей глубине из-за волны-спутника сводится на нет ростом основной частоты пневмопушки(-ек). Традиционный способ повышения уровня сигнала, излучаемого источником в полосе частот при использовании пневмопушки(-ек), состоит в увеличении объема воздуха, выпускаемого пневмопушкой(-1 021420 ами) и/или в увеличении рабочего давления. Однако максимальный объем воздуха, который может быть выпущен при каждом выстреле, и максимальное воздушное давление ограничены имеющимся оборудованием источника и системой подачи воздуха. Их изменение может представлять собой очень дорогостоящую и трудоемкую задачу. Кроме того, повышение мощности источника может оказать воздействие на морскую флору и фауну. Таким образом, максимальное использование сигнала, излучаемого источником, может представлять собой большую ценность и уменьшить необходимость в повышении уровня энергии, излучаемой источником. Благодаря выделению полей восходящих (волна-спутник) и прямых нисходящих волн из источника, эффекты волны-спутника подавляются, а сигнал вблизи всех вырезов волн-спутников усиливается, включая вырез на частоте 0 Гц. Эти выделенные волновые поля могут быть также сдвинуты во времени относительно поверхности моря или общей опорной глубины с использованием известной глубины источника(-ов), поэтому за счет применения фазового сдвига на 180 к волнеспутнику их можно конструктивно (с усилением) суммировать. При этом используется почти вся энергия, излучаемая источником, вследствие чего уровень первичной энергии для данного источника энергии почти удваивается. Известная специалистам методика выделения волны-спутника описана в работе М. Egan et al., FullExploration Geophysicists. Методика, описанная в публикации Egan и др., включает буксирование первого сейсмоисточника на первой глубине в воде, а также буксирование второго сейсмоисточника на второй глубине в воде. Источники представляют собой пневмопушки или их группы. Второй источник также буксируется на выбранном расстоянии позади первого источника. Первый источник активируется и выполняется запись сейсмических сигналов, соответствующих активации первого источника. После того как буксирующее судно переместится так, что второй источник окажется расположенным, по существу,в том же геодезическом положении, где первый источник находился в момент активации, активируется второй источник, и снова выполняется запись сейсмических сигналов. Набор сейсмических данных с подавленными волнами-спутниками получают с использованием методики, более подробно описанной в публикации Egan и др. Одна из основных проблем при использовании методики с источником, расположенным выше (ниже), который описан в упомянутой публикации Egan и др., состоит в том, что количество позиций для выстрела получается в два раза меньшим по сравнению с традиционными способами активации источника, что приводит к половинному перекрытию. Другая проблема при использовании этого способа, если сейсмоприемники буксируются за судном и, таким образом, перемещаются от одной позиции выстрела до другой, состоит в том, что, пока происходит активация источников на разных глубинах, приемники проходят значительное расстояние. Чтобы сохранить количество позиций для выстрела и перекрытие таким же, как при традиционном сборе морских сейсмических данных, и свести к минимуму различие в позициях приемников во время активации источников на разных глубинах, желательно иметь способ выделения волны-спутника, который обеспечит активацию источников, буксируемых на разных глубинах, во время регистрации сейсмограммы каждого выстрела. Известный специалистам способ активации нескольких источников во время регистрации записи каждого выстрела описан в патенте США 6882938, выданном S. Vaage и находящимся в совместном владении с настоящим изобретением. В описанном способе несколько источников активируются с выбранными переменными временными задержками относительно начала регистрации сейсмических данных. Волновые поля, излучаемые каждым отдельным источником, могут быть выделены с использованием когерентности сигналов одного источника в определенных областях после поправки за известные временные задержки активации этого источника. Сущность изобретения Способ в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения для получения и обработки морских сейсмических сигналов в целях выделения полей восходящих и нисходящих волн, излучаемых сейсмоисточником, включает размещение по меньшей мере двух морских сейсмоисточников на различных глубинах в водоеме, по существу, в одинаковом продольном положении по отношению к сейсморазведочному судну. Эти сейсмоисточники активируют с известными временными задержками, которые изменяются от одной сейсмограммы выстрела до другой. Сейсмические сигналы от каждого из источников записывают одновременно. Сейсмическая волна, соответствующая каждому источнику, выделяется из записанных сейсмических сигналов. Поля восходящих и нисходящих волн выделяются для каждого из источников с использованием выделяемых из него сейсмических волн. В способе морской сейсморазведки в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения используют выделенные поля восходящих и нисходящих волн, излучаемых сейсмоисточником. Выделенные поля восходящих и нисходящих волн проходят до водной поверхности и/или общей опорной глубины. Одно из волновых полей, восходящее или нисходящее, сдвигают по фазе на 180. В конечном счете эти поля восходящих и нисходящих волн суммируют. Способ в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения для проведения морской сейсморазведки с использованием по меньшей мере двух сейсмических источников, работающих на различ-2 021420 ной глубине и, по существу, в одном и том же геодезическом положении источника, включает выделение сейсмической волны от каждого из источников из записанных сигналов. Поля восходящих и нисходящих волн, соответствующие каждому источнику, выделяют из выделенной сейсмической волны. Выделенные поля восходящих и нисходящих волн от каждого источника проходят до водной поверхности и/или общей опорной глубины. Одно из полей прошедших волн сдвигают по фазе на 180. Сдвинутые по фазе поля прошедших волн суммируют. Прочие особенности и преимущества настоящего изобретения будут ясны из нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения. Краткий перечень фигур чертежей На фиг. 1 показано получение сейсмических данных в поперечном разрезе с целью демонстрации примера расположения сейсмоисточников; на фиг. 2 показано получение сейсмических данных в горизонтальной проекции с целью демонстрации примера расположения сейсмоприемных кос; на фиг. 3 показана блок-схема, демонстрирующая примеры процессов в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 4 показан пример спектрального распределения выходной мощности одного сейсмоисточника и объединенных сейсмоисточников, управляемых в соответствии с настоящим изобретением. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На фиг. 1 показан вид в поперечном разрезе примерной схемы получения сейсмических данных в соответствии с настоящим изобретением. Сейсморазведочное судно 10 движется по поверхности 11 А водоема 11, например озера или океана. Судно 10, как правило, везет оборудование, обозначенное в целом позицией 12 и для удобства называемое "записывающей системой". Записывающая система 12 может включать устройства (не показанные отдельно) для выборочной активации сейсмоисточников 14, 16(объясняемых ниже), для активации и записи сигналов, генерируемых датчиками или приемниками 20(объясняемыми ниже) в ответ на сейсмическую волну, направляемую в воду 11 и тем самым в формации 19, 21, расположенные ниже подошвы водного слоя 13, и для определения геодезического положения судна 10, сейсмоисточников 14, 16 и каждого из рядов сейсмических датчиков или приемников 20 в любой момент времени. Судно 10 показано буксирующим два сейсмоисточника 14, 16. Сейсмоисточники 14, 16 могут принадлежать к любому типу морских источников энергии, включая, без ограничений, пневмопушки и гидропушки или группы таких источников энергии. В примере, показанном на фиг. 1, источники 14, 16 буксируются за судном 10, по существу, на одинаковом расстоянии и на различных глубинах в воде 11. В других примерах источники 14, 16 могут буксироваться другим судном (не показано) или могут находиться в неподвижном положении (при условии, что глубины различны, как показано на фиг. 1). Поэтому буксирование исследовательским судном 10 источников 14, 16 не ограничивает объем настоящего изобретения. Судно 10 показано также буксирующим сейсмоприемную косу 18. Однако настоящее изобретение в целом относится к источнику энергии, и поэтому может использоваться с любым типом буксируемой сейсмоприемной косы в любой конфигурации, кабелем, размещаемым на морском дне, датчиками, размещаемыми в скважинах, и т.д., и с любым типом приемного датчика, включая, без ограничений, датчики давления, датчики временного градиента давления, датчики скорости, акселерометры и т.д., или любую их комбинацию. При работе со схемой расположения, показанной на фиг. 1, в выбранные моменты времени после первой задержки относительно начала регистрации сейсмических данных система сбора данных 12 активирует первый из сейсмоисточников, например источник 14. Сейсмическая волна от первого источника 14 распространяется от него во внешнем направлении, как показано позицией 24. Часть сейсмической волны распространяется вниз, где она отражается от границ акустических импедансов, например подошвы водного слоя 13, и от границ 15, 17 между различными формациями 19, 21. Для наглядности на фиг. 1 показаны только отражения от подошвы водного слоя. Восходящие части сейсмической волны от первого источника 14 отражаются от поверхности воды 11 А, как показано на фиг. 1. Записывающая система 12 выполнена с возможностью активации второго сейсмоисточника, например источника 16, в конце второй выбранной временной задержки относительно начала регистрации сейсмических данных или, альтернативно, после выбранного периода времени перед или после активации первого источника 14. Сейсмическая волна, распространяющаяся во внешнем направлении от второго источника 16, движется по той же траектории, что и сейсмическая волна от первого источника 14, как показано позицией 22 на фиг. 1. В настоящем изобретении каждая активация первого и второго сейсмоисточников с описанными выше временными задержками может называться "последовательностью выстрелов". Временные задержки различаются для каждой последовательности выстрелов известным, произвольным, полупроизвольным или систематическим образом. Как правило, время задержки меньше 1 с, но могут возникать и более продолжительные задержки. Важно также, чтобы временные задержки при производстве выстрелов источниками были различными для каждой последовательности выстрелов. Разность временных задержек между последовательностью выстрелов первого источника и второго источника также должна разли-3 021420 чаться известным образом, который может быть произвольным, полупроизвольным или систематическим. На фиг. 2 схема расположения согласно фиг. 1 показана в горизонтальной проекции, чтобы проиллюстрировать буксирование ряда сейсмоприемных кос 18, пространственно разнесенных в поперечном направлении. Сейсмоприемные косы 18 можно удерживать в их относительном поперечном и продольном положении по отношению к судну 10 с помощью буксировочного оборудования 23, принадлежащего к типам, известным специалистам. Кроме того, на рис. 2 показано, что первый источник 14 и второй источник 16 могут смещаться в поперечном направлении (и/или в продольном направлении в других примерах), чтобы избежать воздействия диспергированного воздуха в воде 11 от первого источника 14 на восходящую сейсмическую волну от второго источника 16 в том случае, когда источники 14, 16 представляют собой пневмопушки или их группы. Предполагается, что поперечное и/или продольное смещение составляет только несколько метров, так что источники 14, 16 обеспечивают сейсмическую волну,эквивалентную той, которая возникла бы, если бы источники 14, 16 находились в одной вертикальной плоскости и на одинаковом продольном расстоянии позади судна или, выражая это иными словами, по существу, в одном и том же геодезическом положении. Благодаря предотвращению присутствия диспергированного воздуха над вторым источником 16 при его активации, эффекты водной поверхности (11 А на фиг. 1) будут с учетом глубины воды, по существу, такими же, как эффект водной поверхности в случае первого источника (14 на фиг. 1). Активация источников и запись сигналов, объяснявшиеся выше, повторяются для ряда последовательностей выстрелов, пока судно 10, источники 14, 16 и сейсмоприемные косы 18 движутся по воде 11. Записи сигналов для каждой последовательности выстрелов записывающей системой 12 могут называться "сейсмограммой выстрела", и каждая такая сейсмограмма (запись) выстрела для каждого приемника 20 будет включать сигналы, соответствующие сейсмической волне, произведенной как первым источником 14, так и вторым источником 16. Пример способа в соответствии с настоящим изобретением объясняется далее со ссылкой на блоксхему на фиг. 3. В ячейке 100 активируется первый источник (14 на фиг. 1). Такую активацию можно выполнить с использованием временной задержки относительно начала записи сейсмического сигнала. В ячейке 102 второй источник (16 на фиг. 1) можно активировать в виде ряда последовательностей выстрелов с различной временной задержкой. Временная задержка между активацией первого и второго источников должна различаться для каждой последовательности выстрелов, при этом она может быть отрицательной таким образом, что активация второго источника предшествует активации первого приемника. Отмеченное выше производство выстрелов из первого и второго источников с использованием различных временных задержек относительно времени регистрации можно повторить для ряда последовательностей выстрелов. Для каждой такой последовательности выстрелов приемники в каждой сейсмоприемной косе измеряют сигнал, как показано в ячейке 104 и объяснено выше. Записывающая система(12 на фиг. 1) может выполнять записи сигналов, формируемых приемниками в каждой последовательности выстрелов, как объяснялось выше. В ячейке 106 измеренные сигналы могут быть рассортированы по сейсмограммам общего положения приемника (пункта приема) или другим сейсмограммам, состоящим из трасс от других записей выстрелов. Сейсмограмма общего пункта приема представляет собой набор трасс, отобранных из записей выстрелов, в которых для каждой трассы приемник расположен, по существу, в том же геодезическом положении в момент записи соответствующих трасс. Возвращаясь к фиг. 1, первая последовательность выстрелов может генерировать сигнал ("трассу") для приемника 20, ближайшего к судну 10, например. Когда судно 10 переместится так, что следующий приемник 20 вдоль сейсмоприемной косы 18 окажется расположенным, по существу, в том же геодезическом положении, где находился ближайший приемник во время первой последовательности выстрелов, источники 14, 16 могут быть активированы, как объяснялось выше, во второй последовательности выстрелов. Трассы, записанные от второго приемника 20 во второй последовательности выстрелов, будут представлять запись общего пункта приема относительно трасс, записанных от первого приемника в первой последовательности выстрелов. Поскольку геодезические положения приемников 20 могут быть определены оборудованием (не показано отдельно) в записывающей системе 12 в каждой последовательности выстрелов, сортировка обработанных трасс по сейсмограммам общего пункта приема может включать выбор трасс, в которых геодезические положения приемника, на основании которого генерируются трассы, являются, по существу, одинаковыми. Снова обращаясь к фиг. 3, в ячейке 108 полученные сигналы могут быть синхронизированы по времени относительно момента активации первого источника. В некоторых примерах момент активации первого источника и начало времени записи могут быть идентичными, при этом такая временная синхронизация может не использоваться в подобных примерах. Временная синхронизация может выполняться, например, путем сдвига во времени каждой трассы в каждой сейсмограмме общего пункта приема на временную задержку первого источника в каждой последовательности выстрелов относительно начала времени записи сигналов. Сейсмическая волна от первого источника, которая была синхронизирована по времени, будет когерентной в сейсмограмме общего пункта приема, тогда как сейсмическая волна от второго источника будет некогерентной. В ячейке 110 фильтр когерентности или другая мето-4 021420 дика может применяться к сейсмограммам трасс общего пункта приема после временной синхронизации относительно выстрелов первого источника, если необходимо выделить часть записанных сигналов, поступающих от первого источника (14 на фиг. 1). Способы извлечения сигналов отдельных источников,активируемых в тех же сейсмических записях с различными временными задержками, описаны, например, в работе Р. Akerberg и др., Simultaneous source separation by sparse radon transform, 2008 Annual Meeting, Las Vegas, NV, Society of Exploration Geophysicists. Другой способ описан в публикации S. Spitz, Simultaneous source separation: a prediction-subtraction approach, 2008 Annual Meeting, Las Vegas, NV, Societyof Exploration Geophysicists. В ячейке 112 сейсмограммы общего пункта приема могут быть синхронизированы по времени относительно момента активации второго источника (16 на фиг. 1) в каждой последовательности выстрелов. Временная синхронизация может выполняться, например, путем сдвига во времени каждой трассы в каждой сейсмограмме общего пункта приема на временную задержку первого источника в каждой последовательности выстрелов. В ячейке 114 когерентная фильтрация или, например, способ, описанный в публикации Akerberg и др., по существу, такой же, как описан выше со ссылкой на позицию 110 на фиг. 3, могут выполняться на трассах сейсмограмм ОПВ (выстрелов), синхронизированных по времени относительно второго источника. В ячейке 116 восходящие и нисходящие компоненты сигналов, поступающих от первого и второго источников, могут использоваться в так называемой "верхненижней" методике обработки для выделения эффекта волны-спутника. Один из примеров такой методики описан в работе М. Egan et al., Full deghosting of OBC data with over/under source acquisition, 2007, Annual Meeting, San Antonio, TX, Society of Exploration Geophysicists, ссылка на которую приводится в разделе "Предшествующий уровень техники" настоящего изобретения. Методика, описанная в работе Egan et al., основана на методике двойной сейсмоприемной косы, описанной в публикации В. Posthumus, Deghosting using a twin streamer configuration, 52ndannual meeting, Copenhagen, Denmark, European Association of Geoscientists and Engineers, 1990. Кратко формулируя способ, описанный в публикации Posthumus, применительно к настоящему изобретению сейсмические сигналы, поступающие от первого источника, корректируются по фазе и амплитуде относительно сейсмических сигналов, поступающих от второго источника, а скорректированные сигналы добавляются к взвешенной сумме для генерации сигналов с подавленными волнами-спутниками. Методики выделения полей восходящих и нисходящих волн с использованием конфигурации "выше/ниже" описаны в работе D. Monk, Wavefield separation of twin streamer data, First Break, Vol. 8, No. 3, March,1990. Предыдущая работа с использованием "верхне-нижнего" способа концентрировалась на применении к сейсмоприемникам, работающим в водоеме на различной глубине (см. приведенные выше противопоставленные материалы). Сейсмоприемники, как правило, имеют идентичные характеристики (амплитуду и фазу) на всех применимых глубинах. В связи с этим нет необходимости применять коррекцию характеристик перед объединением наборов данных, полученных на двух (или более) глубинах. Это утверждение несправедливо, когда данная методология применяется к сейсмоисточникам, поскольку волновое поле морских сейсмоисточников обладает существенной чувствительностью к гидростатическому давлению, которое,в свою очередь, является функцией глубины источника. Таким образом, в "верхне-нижней" методологии применительно к сейсмоисточникам используется дополнительная поправка на характеристики, которую необходимо ввести. Следует отметить, что такая поправка не была бы необходимой, если бы характеристики отдельных источников были специально рассчитаны так, чтобы они были почти идентичными на выбранной опорной глубине, при том, что сами источники работают на различных глубинах. Существуют разнообразные известные методики проектирования, измерения или расчета волновых полей сейсмоисточников, обладающие различной степенью точности. Волновое поле или выбранные позиции в волновом поле могут быть измерены непосредственно (например, измерение в дальней зоне поля), либо волновое поле можно рассчитать на основе физических моделей источника. Существуют также различные способы контроля источника, которые определяют волновое поле группы источников от выстрела к выстрелу с помощью различных датчиков, расположенных на группе сейсмоисточников. Сюда входит так называемый "Способ значимого источника", предложенный Anton Ziolkowski и др. (1982) и, например, Method of Seismic Source Monitoring Using Modeled Source Signatures with Calibration Function, патент США 7218572, выданный Parkes и находящийся в совместном владении с настоящим изобретением. В ячейке 116 результат верхне-нижнего разделения волнового поля представляет собой прямую нисходящую сейсмическую волну и восходящую волну-спутник от обоих источников, разделенных на отдельные волновые поля. В ячейке 118 эти выделенные поля восходящих и нисходящих волн распространились до водной поверхности или до какой-либо выбранной общей опорной глубины на основе известных глубин буксирования источников. Распространение может осуществляться с использованием сдвига во времени, зависящего от угла, на основе известных глубин источников и угла полученных поступающих волновых фронтов, или линейного фазового сдвига, если распространение осуществляется в частотной области. Поскольку поверхность моря (водная поверхность) обусловливает отрицательный коэффициент отражения, поле восходящей волны (спутника) подвергается затем фазовому сдвигу в ячейке 120. Наконец, поля восходящих и нисходящих волн могут быть суммированы в ячейке 122. Таким образом, большая часть сейсмической энергии, излучаемой двумя источниками, может быть использована конструктивно. На фиг. 4 показан график выходной энергии в зависимости от частоты группы пневмопушек на кривой 80 в сравнении с графиком 82 выходной энергии аналогичного источника с таким же общим объемом и выходной энергией, у которого одна половина группы работает на одной глубине, а другая половина - на другой глубине, при этом сигнал обрабатывается так, как описано выше. Способы в соответствии с настоящим изобретением могут обеспечить получение сейсмических изображений повышенного качества благодаря существенному усилению сейсмического сигнала в диапазоне частот, позволяющего выполнить конструктивное суммирование полей восходящих и нисходящих волн от источника(-ов). Хотя настоящее изобретение описано с использованием ограниченного числа вариантов осуществления, специалисты, воспользовавшись раскрытым здесь изобретением, смогут вывести из настоящего описания другие варианты осуществления, не отступающие от объема раскрытого здесь изобретения. Соответственно объем настоящего изобретения ограничивается только прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения и обработки морских сейсмических сигналов для выделения полей восходящих и нисходящих волн, излучаемых сейсмоисточником, включающий следующие шаги: размещают по меньшей мере два морских сейсмоисточника на различных глубинах в водоеме, по существу, в одинаковом продольном положении по отношению к сейсморазведочному судну; активируют каждый из сейсмоисточников в ряде последовательностей выстрелов, при этом каждая последовательность имеет известную, отличную от других временную задержку между выстрелами каждого источника и началом записи сейсмических сигналов; записывают сейсмические сигналы, соответствующие каждой последовательности выстрелов; выделяют сейсмическую волну, соответствующую каждому из источников, из записанных сейсмических сигналов; выделяют поле восходящих и/или нисходящих волн с использованием выделенной сейсмической волны; обеспечивают прохождение выделенных полей восходящих и нисходящих волн от каждого источника до водной поверхности и/или общей опорной глубины, сдвигают по фазе на 180 одно из полей восходящих и нисходящих волн и суммируют поля прошедших, сдвинутых по фазе восходящих и нисходящих волн. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что временные задержки изменяют произвольным, и/или полупроизвольным, и/или систематическим образом между последовательностями выстрелов. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделение сейсмической волны из каждого источника включает временную синхронизацию записанных сигналов относительно момента выстрела каждого источника и когерентную фильтрацию синхронизированных по времени сигналов относительно соответствующих выстрелов источника, синхронизированных по времени. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает коррекцию за различие форм импульсов источников, буксируемых на различных глубинах. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает проектирование источников, буксируемых на различных глубинах, таким образом, чтобы они имели, по существу, идентичные формы импульсов. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигналы записывают с использованием по меньшей мере одного из следующих видов датчиков: датчиков давления, датчиков, реагирующих на временной градиент давления, датчиков, реагирующих на вертикальный градиент давления, датчиков, реагирующих на движение частиц, или их комбинаций. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают прохождение выделенных полей восходящих и нисходящих волн до водной поверхности и/или общей опорной глубины с использованием временных сдвигов, зависящих от угла, на основе известных глубин источника и углов излучения. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают прохождение выделенных полей восходящих и нисходящих волн до водной поверхности и/или общей опорной глубины с использованием линейных фазовых сдвигов, зависящих от угла, в частотной области.
МПК / Метки
МПК: G01V 1/38
Метки: данных, сейсмических, способ, обработки, морских, получения
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/9-21420-sposob-polucheniya-i-obrabotki-morskih-sejjsmicheskih-dannyh.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения и обработки морских сейсмических данных</a>