專利名稱：：用于提高震源采集中的低頻組成的系統(tǒng)和方法
技術領域：
：本發(fā)明總體上涉及震源，具體但非限制性地涉及用于勘測井眼和域地層的地震信號的低頻組成的提高和/或信號強度優(yōu)化。
背景技術：
：在石油或天然氣工業(yè)中，地球物理勘探技術通常用于幫助搜尋和評估地下碳氫化合物沉積。通常，地震能量源用于產生地震信號，該地震信號傳播到地中，且至少部分由地下地震反射體(即，具有不同的聲阻抗的地層之間的界面)反射。反射通過位于地面上或地面附近、水體中或處于井眼的己知深度處的地震探測器記錄，且最終的地震數據可被處理，以產生與地下反射體的位置和地層的物理性能有關的信息。一種地球物理勘探方法利用脈沖能量源，例如炸藥或海洋氣槍產生地震信號。在使用脈沖能量源的情況下，大的能量以非常短的時間段被注入地中。因此，最終數據通常具有相對較高的信噪比，這有利于隨后的數據處理操作。另一方面，使用脈沖能量源可引起某些安全和環(huán)境問題。自1950末期和1960早期，已經開始使用一種新型的地球物理勘探方法，通常稱作"VIBROSEIS"。震動勘探方法采用陸地或海上地震振動器作為能量源。在旱地上進行的地震勘測中，地震振動器向地中施加與脈沖能量源產生的信號相比能量水平低很多的信號，但地震振動器可產生較長時間的信號。用于海上地震勘測的振動器通常包括鐘形殼體，所述殼體在其敞開端具有大和重的振動膜，這與上述底板等效。振動器從海上勘測容器下沉到水中，且振動膜通過液壓驅動系統(tǒng)振動，這與陸地振動器中所使用的液壓驅動系統(tǒng)類似?？蛇x的海上振動器設計包括兩個實心彎曲或半球形殼，它們通過彈性膜接合在一起。液壓驅動裝置以與陸地振動器中的反作用體的運動類似的方式相對彼此移動兩個殼。海上振動器因此與陸地振動器具有類似的工作限制。由地震振動器所產生的地震信號是受控波列一包含不同頻率的掃描信號一它可被發(fā)射到地面中、水體中或井眼中。在陸地上使用的地震振動器中，能量可以以掃描頻率信號施加到地面中。通常，要施加到地面中的能量由液壓驅動系統(tǒng)產生，所述液壓驅動系統(tǒng)使稱作反作用體的大重量塊上下振動。反作用體連接到底板，所述底板與地接觸，振動通過底板傳遞到地中。通常，底板與稱作壓下重量塊的大的固定重量塊連接，當反作用體上下移動時，所述重量塊使底板與地面之間保持接觸。由地震振動器產生的地讓掃描可以是在給定頻率范圍內頻率連續(xù)變化、單調增大或減小的正弦振動。地震掃描通常具有2至20秒之間的持續(xù)時間。地震掃描的瞬時頻率可隨時間線性或非線性變化。瞬時頻率變化與單位時間間隔的比率被定義為掃描速率。而且，地震掃描的頻率可以開始時低些，然后隨著時間變化增大——升頻掃描，或它可開始時高些，然后逐漸下降——降頻掃描。在震動勘探過程中記錄的地震數據(下面稱作"振動器數據")是復合信號，每個復合信號包括許多長的、彼此疊加的反射波列。由于這些復合信號通常比反射之間的間隔長許多倍，因此不可能將各個反射從記錄信號中區(qū)分開。然而，當地震振動器數據與掃描信號(也稱作"參考信號")互相關時，最終的互相關信號與已記錄的數據接近，如果源是脈沖能量源。在傳統(tǒng)振動器掃描過程中通過地震振動器注入地中的能量大小通過振動器的尺寸和掃描的持續(xù)時間控制。在振動的幅度方面存在多種限制。這些限制中的最基本的限制是，壓下重量塊必需超過最大向上力，以使得振動器從不會與地面脫離接觸。然而，在低頻輸出方面存在其他限制。如上已經提及到的，地面力通過使反作用體和底板振動產生。傳遞到地面上的力等于反作用質量、底板質量分別與反作用體加速度和底板加速度的加權總和。在低頻下，由于底板加速度相對于反作用體加速度來說可忽略不計，因此，地面力的主要組成部分是由于反作用體引起的。這樣，為了在低頻下產生相同的地面力，與較高的頻率相比，需要反作用體具有更高的峰值速度和位移。通常，在固定的力水平下可由振動器產生的最低頻率由反作用體的可能的最大行程長度決定，地震振動器在低頻下可經過的時間長短由在掃描時間開始時存儲在蓄能器中的液壓流體的量、和液壓系統(tǒng)的最大流量決定。由于影響低頻信號的各種因素，現有技術地震振動器產生的地震掃描中的低頻的強度很低。傳統(tǒng)上，地震掃描的低頻的低含量可通過實驗、試驗和誤差技術等應對，其中，在考慮待分析的地層的地球物理性能的情況下在試驗位置執(zhí)行的初始地震掃描之后，對于特殊的地震振動器來說，施加到反作用體的驅動力和/或反作用體的位移被改變，以產生具有較大的低頻組成的地震掃描。然而，這些技術花費大、耗費時間，且不能產生具有最優(yōu)或接近最優(yōu)的低頻組成的地震掃描，因為低頻下的驅動力的逐漸降低根據信號處理原理設計，并沒有考慮振動器機械和液壓規(guī)格。
發(fā)明內容本發(fā)明總體上涉及震源，具體但非限制性地涉及用于勘測井眼和/或地層的地震信號的低頻組成的提高和減信號強度優(yōu)化。在本發(fā)明的某些實施例中，用于震源數據釆集的地震振動器中的反作用體的反作用體峰值位移可在頻域與地震振動器所要操作的地面的地球物理性能無關地被確定，且用于設計要通過地震振動器輸入地層的掃描信號。在本發(fā)明的一個實施例中，掃描信號處理器處理地震振動器的機械特性，且應用模型函數，所述模型函數在頻域對地震振動器的操作進行建模，以確定用于操作地震振動器產生輸入地面中的掃描信號的操作指令，其中，掃描信號包括對掃描信號的低頻組成來說最優(yōu)的驅動力和掃描速率。本發(fā)明提供了用于控制地震振動器以使掃描信號中的低頻幅度得到提高和優(yōu)化的系統(tǒng)和方法，所述地震振動器可以是單個或多個振動源，所述系統(tǒng)和方法在提高頻率含量的試驗、誤差和/或實驗的應用方面進行了改進，這些試驗、誤差和/或實驗的使用在不良因素中可能包括昂貴、耗費時間，且不能對可能來自地震振動器的掃描的低頻組成實現完全提高。下面，結合附圖描述本發(fā)明圖1是示出了可用于本發(fā)明的實施例中的震動地震勘測的元件的圖；圖2A是可用于本發(fā)明的實施例中的簡單的地震振動器的機械模型，示出了地震振動器的主要構件、以及位于示出的構件之間的驅動力和反作用力；圖2B是可用于本發(fā)明的實施例中的具有壓下體的地震振動器的機械模型，示出了地震振動器的主要構件、和位于示出的構件之間以及在地震振動器與地面的接觸處的驅動力和反作用力；圖2C是根據本發(fā)明的實施例的與圖2B示出的地震振動器的機械模型等效的電路的示意圖，所述電路可用于推導在頻域反作用體峰值位移與驅動力之間的關系；圖3是根據本發(fā)明的實施例的用于產生低頻組成提高的掃描信號的系統(tǒng)的簡圖4示出了由根據本發(fā)明的實施例的地震振動器產生的具有提高的低頻組成的掃描、以及由傳統(tǒng)地震振動器產生的掃描；以及圖5是根據本發(fā)明的實施例的用于使用與地球物理因素無關的地震振動器的物理性能產生低頻組成提高的掃描的流程圖。在附圖中，相似的構件和/或特征可具有相同的附圖標記。此外，相同類型的各構件可通過在附圖標記后增加短橫線和與其他類似構件區(qū)別開的第二標記而區(qū)分開。如果第一附圖標記僅用在說明書中，描述同樣適用于具有相同的第一附圖標記而不管第二附圖標記的任何一個類似構件。具體實施例方式下面，進行詳細具體描述，以充分理解各實施例。然而，本領域普通技術人員可以理解，各實施例也可在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施。例如，電路可以以簡圖示出，以便使實施例因不必要的細節(jié)而模糊不清。在其他方面，眾所周知的電路、處理過程、算法、結構和技術也可在沒有不必要的細節(jié)的情況下示出，以避免實施例的模糊不清。此外，可以指出，實施例可以被描述成這樣的過程，即該過程作為程序框圖、流程圖、數據流圖、結構圖或簡圖示出。盡管程序框圖可將操作描述成順序過程，但其中許多操作也可并行或同時執(zhí)行。此外，操作順序可重新設置。過程當其操作完成時終止，但也可具有未包括在圖中的另外步驟。過程可與方法、函數、步驟、子程序、輔程序等對應。當過程與函數對應時，其終止與函數返回到調用函數或主函數的返回操作對應。而且，實施例可通過硬件、軟件、固件、中間件、微代碼、硬件描述語言或它們的任何組合實施。當通過軟件、固件、中間件、微代碼、程序代碼或代碼段實施時，用于執(zhí)行必需的任務的程序代碼或代碼段可存儲在機器可讀介質、例如存儲介質中。處理器可執(zhí)行必需的任務。代碼段可表示步驟、函數、輔程序、程序、例程、子程序、模塊、軟件包、類、或指令、數據結構、程序描述語句的任何組合。代碼段可通過傳遞和/或接收信息、數據、變量、參數或存儲內容關聯(lián)到其他代碼段或硬件電路。信息、變量、參數、數據等可經由任何合適的方法向前傳遞或傳送，所述合適的方法包括存儲器共享、消息傳遞、標記傳遞、網絡傳送等。本發(fā)明總體上涉及震源，具體但非限制性地涉及用于勘測井眼和/或地表面下的地層的掃描信號的低頻組成的提高和/或幅度優(yōu)化。在本發(fā)明的實施例中，地震振動器可被分析，在地震振動器中反作用體的峰值位移和/或將反作用體驅動到反作用體峰值位移所需的驅動力可在頻域確定，確定的峰值位移和/或驅動力可應用于地震振動器，以產生注入地面中進行震動分析的掃描信號，所述掃描信號具有提高的低頻組成。峰值位移和/或驅動力可通過實驗和/或模型函數確定。在某些方面，峰值位移和/或驅動力可與任何地球物理性能無關地被確定，所述地球物理性能與地震振動器的操作相關。圖1的系統(tǒng)以簡化的方式示出了可用于本發(fā)明的實施例中的震源釆集系統(tǒng)的元件。在示出的系統(tǒng)中，地震振動器10包括振動元件11、底板12和信號測量裝置13,例如多個加速計，所述加速計的信號被組合，以測量通過地震振動器施加到地上的實際地面-力信號。圖1中示出的地震振動器10構造在卡車17上，卡車17使得系統(tǒng)具有機動性。如圖所示，振動元件11與底板12連接，以將振動從振動元件11傳遞到底板12。底板12定位成與地面16接觸，因為底板12與撞擊板15連接，因此振動器11的振動可通向地面16。通過振動元件11產生且經由底板12被發(fā)射到地中的地震信號可在點h、12、13和l4處從地下阻抗Ir^和Im2之間的分界面反射。該反射信號分別通過地聲探測器D^D2、D3和D4探測。由卡車10上的振動元件11產生的信號還傳送到數據存儲器14,用于與從地聲探測器D,、D2、03和04接收的原始地震信號組合，以處理原始地震數據。在操作中，也稱作控制掃描的控制信號使得振動元件11向底板12施加可變的壓力。圖2A是可用于本發(fā)明的實施例中的簡單的地震振動器的機械模型，示出了地震振動器的主要構件、和位于示出構件之間的驅動和反作用力。如圖所示,地震振動器10包括反作用體21，所述反作用體21與底板12連接，所述底板12與地面16接觸。驅動力f,23通過驅動機構(未示出)施加到反作用體21。柔性支撐機構21可用作用于將反作用體21支撐在中性位置24的裝置。柔性支撐機構21可以是支撐反作用體21且使反作用體21繞著中性位置24移位的機構。僅作為示例，柔性支撐機構22可以是彈簧、盤圈、液壓支撐件等。在一些實施例中，可能未包括柔性支撐機構22，且反作用體21可通過驅動機構直接被驅動成繞著中性位置做周期運動。在本發(fā)明的某些方面，中性位置24可以是反作用體21靠近但未接觸底板時的位置。在其他方面，中性位置24可以是反作用體21遠離底板12時的位置，由反作用體21產生的振動波可通過將反作用體21連接到底板12的連接機構(未示出)傳遞到底板12。為了地面16之下的土壤的震動，驅動機構可以以周期方式施加力fi23，以使反作用體21繞著中性位置24振動，且使振動經由底板12發(fā)射到地面16中。圖2B是可用于本發(fā)明的實施例中的具有壓下體的地震振動器的機械模型，圖中示出了地震振動器的主要構件以及位于示出構件之間、地震振動器與地面之間的接觸處的驅動力和反作用力。在本發(fā)明的某些實施例中，反作用體21可由柔性支撐機構22支撐，且驅動力23可通過驅動機構(未示出)施加到反作用體21，所述驅動機構可使得反作用體21振動。在本發(fā)明的實施例中，假如反作用體21的加速度不超過重力加速度，當驅動力23施加到反作用體21時，作用在底板12上的力的總和可朝下，因此底板12可在地面16上產生正壓。然而，在地震振動器ll的操作中，驅動力23可以使得反作用體21的加速度是重力加速度的大約3或4倍。同樣地，在地震振動器11的操作中，壓下體25可用于將底板12保持成與地面接觸。在例如圖1所示的本發(fā)明的實施例中，卡車17的重量可用于將底板12保持成與地面16接觸。在本發(fā)明的某些實施例中，隔離機構26可用于將壓下體25連接到底板12。隔離機構26可使得壓下體25連接到底板12，且也可使底板12與壓下體25至少部分隔離和/或阻隔(damping)。壓下體25與底板12的隔板12°的振動口的任何運動。、隔離機構26可以是彈簧類型結構、柔性連接裝置等。由于柔性支撐機構22和隔離機構26,因此在底板12與反作用體21之間、以及底板12與壓下體25之間均存在連接，這可使得在三個構件之間傳遞振動。隔離緩沖器36示于圖2B中，以描述可能在底板12與壓下體25之間連接隔離機構26所發(fā)生的阻尼和摩擦損失。類似地，地面反作用彈簧27和地面反作用緩沖器28示于圖2B中，以描述地面16對底板12的運動的反作用。地面反作用彈簧27和地面反作用緩沖器28表示地面對底板12的運動的阻抗，其中，阻抗可能依賴于地面16的彈性和其他物理性能。在圖2B中，VM表示由于驅動力23施加到反作用體21引起的反作用體21的速度。圖2C是根據本發(fā)明的實施例的與圖2B所示的地震振動器的機械模型等效的電路的示意圖，該電路可用于在頻域推導反作用體峰值位移與驅動力之間的關系。在圖2C中，電容器C,54表示底板12的質量，線圈L,60表示地面16的阻尼順從度，電阻器R,62表示地阻尼的傳導值。類似地，電容器(:256表示反作用體21的質量，線圈L2表示由柔性支撐機構22產生的阻尼，電容器C358表示壓下體25的質量，線圈L366表示由隔離機構26產生的阻尼，電阻器R364表示隔離機構26的阻尼損失。實際中，隔離機構26的阻尼損失可忽略不計，且對建模目的可忽略。下表將圖2B和2C的機械和電氣符號(具有合適的單位)關聯(lián)起來。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>在本發(fā)明的實施例中，圖2C示出的電路可用于推導特殊地震振動器的模型函數，可從該模型函數確定最小頻率的值，在該最小頻率下，可在不超過反作用體最大位移的情況下使用最大驅動力；反作用體最大位移是作為地簾振動器的設計特征的一個量，其可由地震振動器的制造商提供、通過實驗確定和/或通過理論確定。反作用體21的位移可從反作用體21靜止時的位置測量、可從中性位置24測量或可從反作用體21最靠近底板12時的位置測量。模型函數可用于推導作為頻率的函數的反作用體位移的模型，且可提供低頻下的掃描相位和驅動力，這使得在地震振動器的機械約束下可有最大能量傳遞到地面。為了對地震振動器進行建模，/^可用于表示最小頻率，在所述最小頻率下，可在不超過反作用體最大位移的情況下使用最大驅動力(DF)。同樣，在某些實施例中，可以在低于/^的頻率下施加到反作用體21的用于避免超過最大行程的驅動力可近似表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>其中，公式(1)可從基本振動器的等效電路推導出。在圖2C中，電流產生器40產生電流iDp42。電流bF42可用于模型分析中，以表示施加到反作用體21的驅動力DF。看到電流iDF42經受阻抗，該阻抗可能取決于反作用體21的質量、反作用體懸置順從度(suspensioncompliance)、底板12的質量和/或地面16的近表面彈性，所述近表面彈性可看作兩個參數例如地/土壤順從度和地/土壤阻尼的組合。反作用體速度Vm39與DF之間的傳遞函數為了建模目的可被認為是圖1C示出的電路中示出的相對于電流產生器iDF的阻抗，該傳遞函數根據電路的電性能表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>其中:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>(6)Zeq可通過反作用體21以低頻控制，或為了圖2C示出的等效電路中的建模目的，Zeq通過電容器C256和線圈L252的傳導量的總和以低頻控制。本發(fā)明的某些實施例的模型函數利用以下事實對于許多地震振動器來說，處于低頻下即處于低于大約IOHZ的頻率下的Zeq基本與接觸地震振動器的地的順從度和/或阻尼系數無關。在這種實施例中，頻域中的反作用體位移可通過以下模型函數建模<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>(7)在本發(fā)明的一個實施例中，頻域中的反作用體位移的建模通過使用公式(7)的模型函數的以下拋物線近似實現<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>(8)在本發(fā)明的實施例中，公式(7)的模型函數和公式(8)的拋物線近似可用于推導公式(1)的驅動力分布，以使地震振動器中施加到反作用體上的驅動力未使得超過最大位移。因此，公式(1)可用于為給定的致動器能譜密度(esd(f))設計頻率掃描的低頻端。然而，可以指出，實際上進入地面的地面-力和能譜密度可準確地被推導出，只要地震振動器所處的土壤/地的性能是已知的。用于獲得esd(f)的必需的掃描速率SR(f)可根據下面公式確定-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>瞬時頻率y;進入地面的時間可根據以下公式確定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>(10)其中，fmin是感興趣的最小頻率，ti(fi)是f1的單調函數，該單調函數可被數字上轉換，以獲得進入地面中的隨時間變化的瞬時頻率fi(t)最后，掃描幅度可通過以下公式表示-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>其中，Cl是用戶定義的初始相位。在能量需求導致長的掃描即ti(fmax)的高值的某些實施例中，由于以低頻掃描花費較長時間，因此可使用更多振動器獲得所需的掃描。在公開發(fā)明的另一實施例中，驅動力分布可通過使用根據公式(7)的非近似的反作用體位移設計。在這種實施例中，掃描速率的設計可與使用公式(8)的反作用體位移的拋物線近似的上述設計相同。本發(fā)明的實施例可僅需要用戶輸入地球物理性能和地震振動器的機械規(guī)格，該機械規(guī)格可從地簾振動器的制造商提供的電子數據表獲得，從而獲得具有提高的低頻組成的掃描的驅動力分布。如上所述，地/土壤特性可以忽略不計。相反，用于確定地震振動器的操作特性以產生掃描頻率的現有方法可能需要反饋、和在頻域和時域限定的調節(jié)量和/或規(guī)格，在頻域，例如為所需的功率譜，在吋域，例如為致動器力的包絡，后者并不能準確知道。圖3是根據本發(fā)明的實施例的用于產生具有提高的低頻組成的掃描信號的系統(tǒng)的簡圖。在本發(fā)明的實施例中，地震振動器10包括反作用體21，所述反作用體21通過驅動力機構22驅動而產生動作。驅動力機構22可以是液壓機構、活塞機構等。當被驅動而產生動作時，反作用體20繞著靜止位置振動。在本發(fā)明的實施例中，底板12在地震振動器10與地面16之間提供接觸，通過該接觸，振動波列(地震掃描)可被發(fā)射到地的地下。在某些方面，反作用體20的運動可使得底板12與地面16脫離接觸，同樣地，壓下體25可與底板12連接，以將底板12保持成與地面16接觸。驅動力機構22可以以周期性運動方式移動反作用體以產生具有不同頻率的振動，且這些振動可通過底板12傳遞到地面16中。驅動力機構22可繞著反作用體靜止時的位置周期性地對反作用體20進行移位。地震振動器10可被構造成這樣，即，對于反作用體21的每一振動頻率，可具有反作用體21從靜止位置和/或底板12移位的最大位移；其中，最大位移是反作用體20可移位而使驅動機構22可以以所述頻率起作用、和/或底板12可被保持成與地面16接觸的極限。在本發(fā)明的實施例中，有關地震振動器10的物理特性可輸入到處理器27中。物理特性可包括可從驅動機構22獲得的驅動力、一個或多個頻率下的反作用體20的最大可能位移、反作用體20的峰值位移、峰值位移對應的平均頻率一其中，峰值位移是對于地震振動器10的可使用操作來說而可能使地震振動器10獲得的反作用體的極限位移一地震振動器的頻率限制等。物理特性可被提供作為地震振動器IO的操作限制。反作用體20的位移可從反作用體20的平均靜止位置、反作用體20最靠近底板12時的位置等確定。在本發(fā)明的實施例中，處理器27可使用模型函數來處理物理特性，以便確定地震振動器10可產生的低頻輸出下的反作用體20的最大位移。在某些方面，處理器27可使用公式(7)中描述的模型函數來確定地震振動器10可產生的低頻下的反作用體20的最大位移。在其他方面，處理器27可使用公式(7)的拋物線近似來獲知地震振動器10可產生的低頻下的反作用體20的最大位移。在本發(fā)明的一些實施例中，處理器27可在沒有接收關于地面16的物理性能的任何數據的情況下產生使低頻組成最大化的地震掃描。在其他實施例中，地面16的物理性能，例如彈性、阻尼等，可輸入處理器27中，且處理器27可將這些物理性能應用于模型函數，以產生使低頻組成最大化的地震掃描。處理器27可使用模型函數產生波列/頻率掃描，其中，所述波列/頻率掃描受地震振動器10的反作用體20的位移包絡限制，所述位移包絡具有波列/頻率掃描中的每個頻率下的最大可能位移。該頻率掃描可從處理器27傳送到控制器21，以使得驅動機構22驅動反作用體20而向地面16中輸出波列/頻率掃描，其中，輸出的波列/頻率掃描的每一輸出頻率具有與可從地震振動器10得到的最大可能幅度、包絡接近的幅度。在某些方面，為了降低處理要求、成本和時間，處理器27可僅對低頻建模，且提供了可增加到標準地震掃描的低頻參數。通過采用這種方式，處理器27可提高標準地震掃描的低頻組成。僅作為示例，處理器27可對10Hz或更低的頻率下的最大反作用體進行建模。圖4示出了由根據本發(fā)明的實施例的地震振動器產生的具有提高的低頻組成的掃描、以及由傳統(tǒng)地震振動器產生的掃描。在本發(fā)明的實施例中，一個或更多個低頻振動下的最大反作用體位移被模型化，且該信息應用于頻率掃描，以從地震振動器提供輸出掃描70，與不具有反作用體位移模型的標準掃描相比，該輸出掃描在低頻下具有最大輸出。圖5是根據本發(fā)明的實施例的用于操作地震振動器以產生具有提高的低頻組成的掃描的流程圖。在步驟510，地震振動器的物理性能可被分析，且用于地震振動器的反作用體的反作用體峰值位移特性可在頻域確定。反作用體峰值位移特性可以是可從地震振動器獲得的頻率下的反作用體峰值位移。本領域的普通技術人員可理解，反作用體峰值位移可與施加到反作用體的驅動力相關。在某些方面，對于特殊的地震振動器來說，一頻率下的反作用體峰值位移可通過實驗確定?？蓪σ谡饎訏呙柚惺褂玫囊粋€或多個頻率進行實驗，且可確定一個或多個頻率下的反作用體峰值位移。為操作地震振動器產生低頻震動掃描，可進行實驗?？蛇x地或與前述相結合，振動掃描中的多個頻率下的反作用體峰值位移可被確定，且可對結果執(zhí)行函數近似，該函數近似可用作用于確定震動掃描中的一個或多個頻率下的反作用體峰值位移的模型函數。在其他方面，反作用體峰值位移可由對地震振動器的操作進行建模的模型函數，例如公式(7)中再現的函數，確定。在本發(fā)明的實施例中，頻域中的反作用體峰值位移的實驗確定、頻域中的反作用體峰值位移的函數近似和/或用于確定頻域中的地震振動器的反作用體峰值位移的模型函數的使用均可被確定，而不用考慮待勘測的地層和/或井眼的地球物理性能。在步驟520,—個或多個頻率下的地震振動器的反作用體的反作用體峰值位移可用于確定地震振動器的操作設定，以產生地震掃描，其中，通過使用反作用體峰值位移，掃描中注入地面中的能量得到了提高。在本發(fā)明的實施例中，地震振動器可根據步驟510中確定的參數被驅動，以便使用于向地面中注入震動掃描的地震振動器產生這樣的低頻組成的震動，其中，震動掃描可具有提高的低頻組成。在步驟530，地震振動器的反作用體通過確定的驅動力驅動，以在低頻組成提高的情況下將掃描注入地面中。在步驟540，接收器從注入地面中的掃描接收的振動信號可被分析，從而地層和/或井眼可被分析。盡管以上已經給出了本發(fā)明的一個或多個實施例的詳細描述，但在不脫離本發(fā)明的精祌的情況下，本領域的普通技術人員可想到各種替換、修改和等同代換。而且，除特別清楚指出或以另外方式重點指出的以外，可以認為，可替換和/或組合不同實施例的特征、裝置和/或構件。因此，以上描述不應認為是限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由權利要求書限定。權利要求1.一種用于提高通過地震振動器發(fā)射到地面之下的地下從而對地層或井眼進行地震勘測的頻率掃描信號的低頻組成的方法，所述方法包括以下步驟確定頻率掃描信號的一個或多個頻率下的地震振動器中的反作用體的反作用體峰值位移；以及構建驅動信號，所述驅動信號用于驅動地震振動器，以產生頻率掃描信號和將頻率掃描信號注入地層中，其中，所述驅動信號用于在至少一個或多個頻率下以反作用體峰值位移驅動地震振動器中的反作用體。2.如權利要求1所述的用于提高通過地震振動器發(fā)射到地面之下的地下從而對地層或井眼進行地震勘測的頻率掃描信號的低頻組成的方法，其特征在于，頻率掃描信號的一個或多個頻率下的地震振動器中的反作用體的反作用體峰值位移與地層或井眼的地球物理性能無關地被確定。3.如權利要求1所述的用于提高通過地震振動器發(fā)射到地面之下的地下從而對地層或井眼進行地震勘測的頻率掃描信號的低頻組成的方法，其特征在于，頻率掃描信號的一個或多個頻率下的反作用體峰值位移通過實驗確定。4.如權利要求3所述的用于提高通過地震振動器發(fā)射到地面之下的地下從而對地層或井眼進行地震勘測的頻率掃描信號的低頻組成的方法，其特征在于，一個函數與一個或多個頻率下的反作用體峰值位移接近、且用于外推頻率掃描信號中的其他頻率下的其他反作用體峰值位移。5.如權利要求1所述的用于提高通過地震振動器發(fā)射到地面之下的地下從而對地層或井眼進行地震勘測的頻率掃描信號的低頻組成的方法，其特征在于，頻率掃描信號的一個或多個頻率下的反作用體峰值位移從模型函數確定。6.如權利要求5所述的用于提高通過地震振動器發(fā)射到地面之下的地下從而對地層或井眼進行地震勘測的頻率掃描信號的低頻組成的方法，其特征在于，模型函數從與地震振動器等效的電路推導。7.—種用于提高通過地震振動器發(fā)射到地面之下的地下從而對地層或井眼進行地震勘測的頻率掃描信號的低頻組成的方法，所述方法包括以下步驟接收地震振動器的物理規(guī)格，其中，所述地震振動器至少包括-底板，所述底板被構造成在地震振動器與地面之間形成接觸；與底板連接的反作用體；驅動系統(tǒng)，所述驅動系統(tǒng)與反作用體連接，且被構造成向反作用體施加力，其中，驅動系統(tǒng)被構造成使反作用體以振動頻率振動，且在振動周期中，反作用體被驅動系統(tǒng)驅動成繞著靜止位置振動；以及控制機構，所述控制機構與驅動系統(tǒng)連接，且被構造成控制反作用體的振動頻率；使用處理器處理物理規(guī)格，以產生驅動信號，其中，所述處理器根據模型函數處理所述驅動信號，所述模型函數在頻域對反作用體相對于靜止位置的最大位移建模，且其中，驅動信號包括用于操作地震振動器以產生低頻組成提高的頻率掃描信號的信號；以及向控制機構施加驅動信號。8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，模型函數與地面的物理性能無關。9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，機械規(guī)格至少包括反作用體的峰值位移、和峰值位移發(fā)生的平均頻率，其中，峰值位移包括地震振動器能夠產生的反作用體從撞擊板的最大可能位移。10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述模型函數是在頻域將反作用體相對于靜止位置的反作用體最大位移與施加到反作用體的驅動力、和反作用體運動的阻抗關聯(lián)起來的函數。11.如權利要求7所述的方法，其特征在于，處理器根據機械規(guī)格和模型函數的拋物線近似處理所述驅動信號。12.如權利要求7所述的方法，其特征在于，驅動信號被構造成提高頻率掃描中低于10Hz的頻率的幅度。13.—種用于將低頻組成提高的頻率掃描信號發(fā)射到地面之下的地下中從而對地層或井眼進行地震勘測的系統(tǒng)，包括地震振動器，所述地震振動器被構造成接收驅動信號、且將頻率掃描信號輸入地下，其中，所述地震振動器包括底板，所述底板被構造成在地震振動器與地面之間形成接觸；與底板連接的反作用體；驅動系統(tǒng)，所述驅動系統(tǒng)與反作用體連接，且被構造成向反作用體施加力，其中，所述驅動系統(tǒng)被構造成使反作用體以振動頻率振動；以及控制機構，所述控制機構與驅動系統(tǒng)連接，且被構造成控制反作用體的振動頻率；以及處理器，所述處理器能夠與地震振動器通信，且被構造成向地震振動器提供驅動信號，用于驅動反作用體，且使在頻率掃描信號的至少一個或多個頻率下具有反作用體峰值位移，其中，與地層或井眼的地球物理性能無關地確定地震振動器的驅動信號。14.如權利要求13所述的用于將低頻組成提高的頻率掃描信號發(fā)射到地面之下的地下中從而對地層或井眼進行地震勘測的系統(tǒng)，其特征在于，頻率掃描信號的至少一個或多個頻率下的反作用體峰值位移通過實驗確定。15.如權利要求14所述的用于將低頻組成提高的頻率掃描信號發(fā)射到地面之下的地下中從而對地層或井眼進行地震勘測的系統(tǒng)，其特征在于，一個函數與一個或多個頻率的反作用體峰值位移接近，且用于外推頻率掃描信號中的其他頻率下的其他反作用體峰值位移。16.如權利要求13所述的用于將低頻組成提高的頻率掃描信號發(fā)射到地面之下的地下中從而對地層或井眼進行地震勘測的系統(tǒng)，其特征在于，頻率掃描信號的至少一個或多個頻率下的反作用體峰值位移從模型函數確定。17.如權利要求16所述的用于將低頻組成提高的頻率掃描信號發(fā)射到地面之下的地下中從而對地層或井眼進行地震勘測的系統(tǒng)，其特征在于，模型函數從與地震振動器等效的電路推導。18.—種用于將低頻組成提高的頻率掃描信號發(fā)射到地面之下的地下中從而對地層或井眼進行地震勘測的系統(tǒng)，包括地震振動器，所述地震振動器被構造成接收驅動信號、且將頻率掃描信號輸入地下，其中，所述地震振動器包括底板，所述底板被構造成在地震振動器與地面之間形成接觸；與底板連接的反作用體；驅動系統(tǒng)，所述驅動系統(tǒng)與反作用體連接，且被構造成向反作用體施加力，其中，所述驅動系統(tǒng)被構造成使反作用體以振動頻率振動；以及控制機構，所述控制機構與驅動系統(tǒng)連接，且被構造成控制反作用體的振動頻率；處理器，所述處理器能夠與地震振動器通信，且被構造成接收地震振動器的機械規(guī)格的輸入且處理機械規(guī)格，以產生驅動信號，從而為地震振動器產生低頻組成提高的頻率掃描信號，其中所述機械規(guī)格至少包括反作用體的峰值位移、和峰值位移發(fā)生的平均頻率；峰值位移包括地震振動器能夠產生的反作用體從撞擊板的最大可能位移；以及處理器根據機械規(guī)格和模型函數處理驅動信號，所述模型函數對反作用體的隨著振動頻率變化的位移進行建模。19.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，模型函數與地面的物理性能無關。20.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述模型函數是在頻域將反作用體相對于靜止位置的反作用體最大位移與施加到反作用體的驅動力、和反作用體運動的阻抗關聯(lián)起來的函數。21.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，處理器根據機械規(guī)格和模型函數的拋物線近似處理驅動信號。22.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，驅動信號被構造成提高頻率掃描中低于10Hz的頻率的幅度。23.—種通過使用與頻率相關的控制信號控制地震振動器的方法，其中，控制信號的瞬時值基于振動器的等效模型的估計值，且所述瞬時值通過使用極限值選擇成使在給定頻率段內輸入地中的振動器的能量最大化，所述極限值從模型與基于振動器的規(guī)格的輸入值的組合推導。24.如權利要求23所述的方法，其特征在于，控制信號從包括反作用體峰值位移、驅動力、掃描幅度或其等效物的組中選擇。25.如權利要求23所述的方法，其特征在于，輸入值從包括振動器的最大行程、最大驅動力或振動器的加速度、振動器的液壓蓄能器的尺寸、和振動器的液壓系統(tǒng)的最大流量的組中選擇。全文摘要本發(fā)明總體上涉及震源，具體但非限制性地涉及用于勘測井眼和/或地層的地震信號的低頻組成的提高和/或幅度優(yōu)化。在本發(fā)明的實施例中，地震振動器的物理性能可被分析，且用于確定為了驅動反作用體所需的驅動力，以產生注入地面中產生震動的低頻組成提高的掃描信號。在某些方面，物理性能可與任何地球物理性能無關地被考慮，所述地球物理性能與地震振動器的操作相關。文檔編號G01V1/00GK101389980SQ200680052704公開日2009年3月18日申請日期2006年12月6日優(yōu)先權日2005年12月12日發(fā)明者C·巴蓋尼,G-A·泰特,J·奎格利,T·迪安申請人:格庫技術有限公司