專利名稱：海洋地震采集方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在至少兩個(gè)不同的深度中采集和處理由一個(gè)或多個(gè) 震源發(fā)射并由檢波器記錄的信號(hào)的系統(tǒng)和方法，所述接收器通過(guò)水體來(lái)拖 曳。
背景技術(shù)：
在典型的海洋地震采集中，通常將船只拖曳震源陣列和幾個(gè)檢波器陣 列被稱為"拖纜"。在傳統(tǒng)拖曳拖纜式海洋采集配置中，淺源和淺電纜增 加地震數(shù)據(jù)中需要分辨的高頻內(nèi)容。然而，淺源和淺電纜衰減地層和構(gòu)造 反演以及深層成像目標(biāo)所必需的低頻。
淺拖曳還使數(shù)據(jù)更容易受到環(huán)境噪音的影響。相反，深源和深拖纜則 增加低頻而衰減高頻。此外，由于較好的拖曳環(huán)境，通過(guò)深拖曳記錄的數(shù)
據(jù)具有較高的信噪比(S/N)。因此，傳統(tǒng)拖曳拖纜式勘探設(shè)計(jì)都試圖平衡 這些互相矛盾的方面，以對(duì)于特定目標(biāo)深度或雙向傳播時(shí)間來(lái)說(shuō)往往以犧 牲其它更淺或更深的目標(biāo)為代價(jià)，使震源和電纜到達(dá)優(yōu)化數(shù)據(jù)的帶寬和信 噪比的拖曳深度處。
上/下拖曳拖纜式結(jié)構(gòu)是采集地震數(shù)據(jù)的方法，其中電纜在兩個(gè)不同 深度處被成對(duì)拖曳，且一個(gè)電纜在另一個(gè)的垂直上方。這些成對(duì)電纜的深 度通常比用于傳統(tǒng)拖曳拖纜結(jié)構(gòu)中的要深很多。
結(jié)合這些成對(duì)電纜，可以用在兩個(gè)不同的震源深處的震源來(lái)采集數(shù)據(jù)。
由上/下拖曳拖纜結(jié)構(gòu)記錄的地震數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)處理中合并形成單一數(shù) 據(jù)體，所述數(shù)據(jù)體具有在淺拖拖深度處記錄的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的高頻特性和在深 拖拖深度處記錄的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的低頻特性。此結(jié)合過(guò)程在地球物理文獻(xiàn)中通 常被稱為"去虛反射"，因?yàn)樗鼋Y(jié)合過(guò)程從檢波器響應(yīng)中有效地去除了所 謂的虛反射陷頻。
海面虛反射是確定海洋地震數(shù)據(jù)信噪比的一個(gè)重要現(xiàn)象。由于負(fù)海面反射"陷頻"在具有反向傳播波場(chǎng)的相消干涉 的特定頻率處本身是顯而易見(jiàn)的。在垂直入射中(垂直傳播波)，虛反射 陷頻的頻率可由以下公式給出 4otch = / 2h ，
其中，n是^)的整數(shù)，h是拖纜的深度，而c是水速。尤其重要的是在 OHz處沒(méi)有虛反射陷頻。
上-下采集通過(guò)將由在不同深度處的拖纜記錄的信號(hào)相互相加而克服 了較高(n>0)虛反射陷頻的問(wèn)題。通過(guò)此方法，記錄的信號(hào)填補(bǔ)上拖纜 的虛反射陷頻，反之亦然。
上行波場(chǎng)和下行波場(chǎng)的干涉頻譜包括在上行波場(chǎng)與下行波場(chǎng)之間的 相長(zhǎng)干涉的頻率處的虛反射最大值。干涉頻譜或虛反射響應(yīng)頻譜在兩個(gè)相 鄰的虛反射陷頻之間的中間頻率處達(dá)到這種最大值。
上述過(guò)程由Hill， David; Combee, Leendert; Bacon， John在2006年6月的 First Break Vol. 24第81國(guó)95頁(yè)中的"Over/under acquisition and data processing: the next quantum leap in seismic technology ，，中詳細(xì)說(shuō)明。
例如還可以在美國(guó)專利4,992,991和6,493，636中得到關(guān)于上/下地震釆 集方法的其它參考，這兩個(gè)專利都說(shuō)明了在不同深度水平處具有不同數(shù)量 拖纜的上/下拖纜結(jié)構(gòu)。
傳統(tǒng)的上/下采集方法的一個(gè)明顯缺點(diǎn)是，與傳統(tǒng)淺拖采集相比，所 述傳統(tǒng)的上/下采集方法需要兩倍數(shù)量的拖纜。因此，3D上-下勘探與傳統(tǒng) 3D勘探相比在經(jīng)濟(jì)方面不利。假定拖曳拖纜的船容量是固定的，排列的寬 度必需減半，從而造成航線數(shù)量加倍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明說(shuō)明了用于在上/下檢波器結(jié)構(gòu)中進(jìn)行海洋地球物理勘探的新 變形，和用于生成描述反映地下特征的地球物理信號(hào)的地球物理數(shù)據(jù)體的 新方法。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種執(zhí)行地球物理勘探的方法，
包括以下步驟使檢波器移動(dòng)通過(guò)至少兩個(gè)不同深度的水體；以及使用所
述檢波器記錄在實(shí)際測(cè)量頻率帶寬中反映地下特征的地球物理信號(hào)，其中，選擇第一深度使得在所述第一深度處的頻譜響應(yīng)中的第一虛反射陷 頻比第二虛反射陷頻更靠近所述實(shí)際測(cè)量帶寬的上限；選擇第二深度使 得在所述第二深度處的頻譜響應(yīng)中的第一最大值的頻率等于或小于所述 第一深度處的頻譜響應(yīng)中的第一最大值的頻率的90%;并且在所述第二深 度處以比在所述第一深度處更低的密度對(duì)波場(chǎng)進(jìn)行有效采樣。
頻譜響應(yīng)或本文提及的響應(yīng)是被從海面或海面的任意等效物反射的 下行波場(chǎng)垂直入射干擾的上行平面波的深度相關(guān)頻譜。此頻譜響應(yīng)基于在 所提及的深度處的上行波場(chǎng)和下行波場(chǎng)的相長(zhǎng)干涉和相消干涉。在不改變 響應(yīng)頻譜的基本形狀的情況下，可以考慮除垂直以外的入射角。作為純物 理現(xiàn)象，頻譜響應(yīng)與深度相關(guān)，但是與在所述深度處拖曳的任何檢波器或 檢波器電纜的具體設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)。在直到拖纜深度和信號(hào)的頻率的情況下，可 以容易地計(jì)算頻譜響應(yīng)。
在給定深度處的頻譜響應(yīng)的虛反射陷頻以在在頻譜中出現(xiàn)的順序編 號(hào)，所述頻譜具有零頻率處的第零個(gè)虛反射陷頻、在某一頻率fl處的第一 虛反射陷頻以及在多倍fl處的更高的虛反射陷頻。例如，第二虛反射陷頻 位于兩倍fl處。頻譜響應(yīng)的最大值位于陷頻之間的中頻處。例如，響應(yīng)的 第一最大值位于在O與fl之間的中頻處，即在fl/2處。
用在第二深度的有效檢波器或檢波器的數(shù)量?jī)?yōu)選地小于第一深度處 的使用的有效檢波器或檢波器的數(shù)量少。密度沒(méi)有必要是體積密度。所述
密度同樣地可以是面積密度，例如，在給定拖纜或放炮纜繩排列(shot line spread)的情況下的有效檢波器的數(shù)量。在用于2D勘探的雙拖纜上/下結(jié)構(gòu) 的情況下，密度可以被解釋為有效檢波器的纜繩密度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種生成描述反映地下特征的信號(hào)的 海洋地球物理數(shù)據(jù)體的方法，所述信號(hào)具有測(cè)量帶寬，其中在所述測(cè)量帶 寬的情況下，具有一個(gè)交界頻率或過(guò)渡頻率，在所述交界頻率或過(guò)渡頻率 以下，數(shù)據(jù)體基于從第二深度處獲得的檢波器信號(hào)，并且從第一深度處獲 得的檢波器信號(hào)被壓制掉，而在所述交界頻率或過(guò)渡頻率以下，數(shù)據(jù)體基 于從第一深度處獲得的檢波器信號(hào)，并且從第二深度處獲得的檢波器信號(hào) 被壓制掉。
術(shù)語(yǔ)"壓制掉"是指諸如過(guò)濾或衰減的任何過(guò)程，從而使在被壓制的頻率范圍內(nèi)的信號(hào)在進(jìn)一步處理中被忽略或者不存在。出于實(shí)踐的目的，交界頻率或過(guò)渡頻率可能是在名義過(guò)渡頻率中心上 的頻率窄帶。然而，重要的是要注意在測(cè)量帶寬中只有一個(gè)這樣的過(guò)渡頻 率。測(cè)量帶寬或?qū)嶋H測(cè)量帶寬是作為或者被檢波器記錄，或者即使在較高 的寬帶處記錄但是在后期階段出于處理的目的被過(guò)濾掉以帶限被記錄的 數(shù)據(jù)(即，生成地球圖像)的已使用的或者可使用的信號(hào)的頻譜。因此， 地震數(shù)據(jù)處理流程的復(fù)雜性允許在不同階段壓制掉超出實(shí)際帶寬的數(shù)據(jù)。處于本發(fā)明的目的，測(cè)量帶寬通常大于80Hz，并且更加優(yōu)選地大于100Hz。 本發(fā)明的這些以及更多方面將在以下示例和附圖中詳細(xì)說(shuō)明。


以下參照附圖僅以示例的方式說(shuō)明本發(fā)明，其中 圖lA顯示公知的上/下海洋地震勘探的示例；圖1B顯示根據(jù)本發(fā)明的上/下海洋地震勘探的示例；圖2A顯示用于公知的上/下海洋地震勘探的頻譜響應(yīng)函數(shù)；圖2B顯示用于根據(jù)本發(fā)明的上/下海洋地震勘探的頻譜響應(yīng)函數(shù)；圖3對(duì)于不同電纜深度顯示相對(duì)于頻率的信噪比； 圖4顯示在根據(jù)本發(fā)明的方面中使用的不同拖纜結(jié)構(gòu)；以及 圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的示例的流程列表步驟。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)圖1A和圖1B來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，其中，圖lA顯示傳統(tǒng)的上/下 (0/U)勘探，而圖lB顯示新型上/下勘探示例的方面。在由圖lA中的地球體積10所示的傳統(tǒng)的上/下海洋地球物理勘探中， 假設(shè)在水體或水101和海底102的下面具有地質(zhì)感興趣的地下區(qū)塊。在本例 中，潛在的油氣圈閉被標(biāo)記為散例區(qū)104。地球物理勘探的目的在于說(shuō)明此地下區(qū)塊103來(lái)提供準(zhǔn)確的表示，從 而能夠?qū)τ蜌饪碧胶烷_(kāi)采的后續(xù)步驟進(jìn)行規(guī)劃和控制。在本例中，船110被顯示為拖曳地球物理震源111和海洋檢波器的6條8條拖纜112中，三條拖纜112-l在dl深度 處被拖曳，而剩下的112-2在d2深度處被拖曳。拖纜組112-1是上(0)拖纜。 拖纜組112-2是下(U)拖纜。如圖1A是顯示傳統(tǒng)的0/U拖纜布置，0/U拖 纜成對(duì)顯示，所述成對(duì)的O/U拖纜在與海面100垂直的平面上被平行拖曳。 為了更好的理解本發(fā)明的某些方面，重要的是注意在傳統(tǒng)的上/下布 置中，大部分的方向控制能力是專門的，以將這些(上/下)對(duì)拖纜彼此保 持在指定橫向公差內(nèi)，從而使方向控制能力變少，以便進(jìn)行精確的絕對(duì)定 位。通過(guò)使用虛線114和由箭頭115表示的傳播方向來(lái)說(shuō)明由震源111發(fā)射 并由拖纜112中的檢波器記錄的信號(hào)的波性質(zhì)。因此，圖示的波場(chǎng)的一部 分從穿透海底102的震源傳播，并且朝向深處傳播以達(dá)到感興趣的區(qū)塊 103。在每一個(gè)阻抗變化處，所發(fā)射的信號(hào)的一部分被反射并且沿向上方 向傳播。通過(guò)纜繩112中的檢波器對(duì)這些上行波場(chǎng)進(jìn)行采樣。通常，在圖1A的勘探中使用的震源111是產(chǎn)生低頻地震波的傳統(tǒng)震源 或震源陣列。但是，如果震源基于不同的地球物理波機(jī)構(gòu)(例如海洋振動(dòng) 震源)，本發(fā)明的原理也不會(huì)改變。在如圖1A中所示的傳統(tǒng)勘探的情況下，圖2A中詳細(xì)說(shuō)明檢波器響應(yīng)。但是，在看這些詳情之前，要說(shuō)明的是了解本發(fā)明中提出的勘探與以上示 例有怎樣的區(qū)別。因此，圖lB中顯示了依據(jù)本發(fā)明的上/下勘探的示例。在圖1B中，除了拖纜布置以外，其它元件與圖1A的示例相同，因此 也采用相同的附圖標(biāo)記表示。新拖纜布置212被顯示為包括三個(gè)上拖纜212-1，而只有兩個(gè)下拖纜 212-2。與圖1A的示例相比較，出于對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的全面認(rèn)識(shí)，重 要的不僅下拖纜的數(shù)量少了，而且更加值得指出的是的0/U拖纜不再成對(duì) 并且在垂直平面中被平行拖曳。因此，與當(dāng)前不同的不成對(duì)的布置已經(jīng)在 上文引用的美國(guó)專利4，992，991和6，493，636中提出。除了不再被成對(duì)的拖曳外，本發(fā)明的o/u布置還包括其它區(qū)別元件。在上拖纜212-l和下拖纜212-2被拖曳的相應(yīng)的深度d3和d4不同于傳統(tǒng)的 0/U拖纜結(jié)構(gòu)。通常，d3根據(jù)本發(fā)明被選擇為比圖lA的傳統(tǒng)的情況相對(duì)應(yīng) 的深度dl淺。并且d3和d4之間的差比傳統(tǒng)的情況中的大。這些不同的重要性將在圖2中進(jìn)一步說(shuō)明，其中在圖2A中對(duì)于一對(duì)0/U拖纜(例如，圖lA的拖纜112-l和112-2)概念性地顯示了頻譜響應(yīng)， 而在圖2B中對(duì)于一條上拖纜和一條下拖纜(例如，圖1B的拖纜212-1和 212-2)顯示相同的響應(yīng)頻譜。響應(yīng)包括具有來(lái)自海面反射的平面波的垂直 入射。這些頻譜僅僅是示例，并且可以容易地延伸到非垂直入射的情況。首先參照如圖2A中所示的傳統(tǒng)響應(yīng)，假定兩個(gè)拖纜位于產(chǎn)生響應(yīng)曲 線21的15.0m的深度和具有響應(yīng)曲線22的22.5m的深處處。淺拖纜的響應(yīng)曲 線21在測(cè)量帶寬內(nèi)在50Hz處具有陷頻211。測(cè)量帶寬為X)到100Hz。淺拖 纜的響應(yīng)曲線22在此帶寬范圍內(nèi)在33Hz和66Hz處具有兩個(gè)陷頻221、 222。傳統(tǒng)的上/下拖纜信號(hào)的處理產(chǎn)生有效響應(yīng)曲線23，所述有效響應(yīng)曲 線基本上是在測(cè)量帶寬的范圍內(nèi)的兩條響應(yīng)曲線的平均值。有效響應(yīng)曲線 23被顯示為虛線。由于0/U組合，從檢波器響應(yīng)取消虛反射陷頻的影響， 從而相當(dāng)于接收到的地球物理信號(hào)的去虛反射。對(duì)于如圖2B中所示的根據(jù)本發(fā)明布置的拖纜的情況下的響應(yīng)， 一些區(qū) 別是顯而易見(jiàn)的。假設(shè)在5m深度處被拖曳的淺拖纜的響應(yīng)24在測(cè)量帶寬的 上限150Hz處具有第一陷頻241。在18m深度處被拖曳的第二檢波器電纜的 響應(yīng)25在測(cè)量帶寬范圍內(nèi)在大約42Hz、 84Hz和126Hz處分別顯示三個(gè)陷頻 251、 252、 253。根據(jù)本發(fā)明的一方面，與在上面所示的傳統(tǒng)的o/u情況下進(jìn)行的合并相比，兩個(gè)拖纜數(shù)據(jù)的合并以不同的方式被影響。本發(fā)明提出了將來(lái)自淺 拖纜或檢波器電纜的信號(hào)從帶寬的下限被壓制掉直到過(guò)渡頻率或交界頻 率。在從過(guò)渡頻率到測(cè)量帶寬的上限的頻率間隔中，深拖纜或電纜的響應(yīng) 被有效壓制掉，而淺拖纜的響應(yīng)構(gòu)成測(cè)量的整個(gè)響應(yīng)。因此，可以在重新 給定同一 (任意)深度值之后，通過(guò)簡(jiǎn)單的外部壓制和代替來(lái)執(zhí)行深淺頻 譜的合并。此示例被顯示為具有交叉點(diǎn)261的由虛線表示的響應(yīng)線26。為了推斷相同深度(例如，上拖纜的深度)的信號(hào)，可以使用水幾乎 是均勻介質(zhì)(特別是對(duì)于低頻信號(hào)來(lái)說(shuō))的事實(shí)。因此，用于對(duì)深度d3處 的信號(hào)D (d3)重新設(shè)定來(lái)自深度d4的信號(hào)D (d4)的值的適當(dāng)?shù)乃阕踊?濾波器例如可以被寫成[1 ] D(d3) = D(d4) exp{-ikz(d3-d4)}其中i是虛數(shù)單位，kz是垂直波數(shù)。在圖2B的示例中，交界頻率中心地位于30Hz處。在本示例中，根據(jù) 上拖纜和下拖纜的響應(yīng)是相等的條件來(lái)選擇所述交界頻率。然而，在大多 數(shù)情況下，對(duì)于本發(fā)明的執(zhí)行來(lái)說(shuō)，交界頻率的精確位置是非物質(zhì)相關(guān)的， 因此，在由相應(yīng)的交叉響應(yīng)粗略確定的范圍內(nèi)可以在一定自由度的情況下 選擇交界頻率的精確位置。例如，在以上方法的可選方法中，可以考慮不同拖纜的信噪比(S/N) 來(lái)確定交界頻率。例如，根據(jù)所述不同拖纜的信噪比可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行加權(quán)， 使得選擇交界頻率的過(guò)程自動(dòng)考慮所記錄的信號(hào)的S/N值。當(dāng)淺拖纜的響應(yīng)24在高頻處具有第一 (n=l)虛反射陷頻時(shí)，在低頻 處有顯著的信號(hào)衰減。因此，淺拖纜在頻譜的低頻部分中具有較差的信噪 比。另一方面，深拖纜具有強(qiáng)低頻響應(yīng)(較小衰減)但是在42Hz處具有第 一 (n=l)虛反射陷頻251。但是當(dāng)如上文所述合并信號(hào)時(shí)，僅僅使用了來(lái)自下拖纜的頻譜的較低 端，其中，由于上述虛反射效應(yīng)，并且此外由于在更遠(yuǎn)離海面深度處低噪 音環(huán)境，所述下拖纜具有增強(qiáng)的信噪比。僅使用了來(lái)自上拖纜的頻譜的較 高端。兩個(gè)局部頻譜合并并且被進(jìn)一步處理。參照?qǐng)D2A所述的常規(guī)上下波 場(chǎng)分離沒(méi)有應(yīng)用于本發(fā)明的示例中。通常，對(duì)于海洋地震數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，頻譜的下部噪音最多。這是因?yàn)橹髟?音源是由海面膨脹引起的。因?yàn)橥侠|處于更加遠(yuǎn)離引起噪音的海面的深度 處的低噪音環(huán)境中，所以深拖數(shù)據(jù)噪音較少。因此，根據(jù)本發(fā)明的上述方 法可以被視為優(yōu)化地合并來(lái)自下拖纜的低頻和來(lái)自上拖纜的高頻，從而產(chǎn) 生具有最優(yōu)化信噪比的寬頻帶數(shù)據(jù)體。在圖3中顯示了拖纜信號(hào)的噪音水平的示例，其中進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明 相對(duì)于現(xiàn)有0/U方法的優(yōu)勢(shì)。圖表顯示相對(duì)于來(lái)自三個(gè)不同深度水平處的 三個(gè)拖纜的頻率的三個(gè)信噪比。實(shí)線曲線31是從5m深度處的拖纜獲得的。 短虛線曲線32是從23m深度處的拖纜獲得的。長(zhǎng)虛線曲線33是從18m深度 處的拖纜獲得的。點(diǎn)曲線34是從傳統(tǒng)的0/U處理中合并的數(shù)據(jù)得到的信噪 比。通過(guò)比較，對(duì)于達(dá)到曲線33與曲線31交叉的頻率的間隔來(lái)說(shuō)，新方法 具有曲線33的信噪比。從所述間隔開(kāi)始，S/N是曲線31的S/N。ii通過(guò)將如此集合的曲線33、31與曲線34進(jìn)行比較顯示出在測(cè)量的全帶 寬范圍內(nèi)，新方法具有產(chǎn)生最有利的S/N的固有優(yōu)勢(shì)。18m的曲線33在低頻 范圍內(nèi)略高于曲線34，而曲線31在頻譜的其余區(qū)域內(nèi)高于曲線34。給定有利的信噪比，本發(fā)明還可以用于增加采集天氣窗口，因?yàn)閷?duì)于 具有給定帶寬的測(cè)量來(lái)說(shuō)，不再需要來(lái)自上拖纜的有噪音的低頻數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的0/U勘探的選擇標(biāo)準(zhǔn)相比，根據(jù)本發(fā)明的0/U勘探執(zhí)行不同 的選擇標(biāo)準(zhǔn)。在傳統(tǒng)的u/o勘探中，目的是盡可能深地拖曳兩個(gè)拖纜以避 開(kāi)噪音，并且以另外的方式將兩個(gè)拖纜之間距離保持在窄極限內(nèi)，以確保 一個(gè)拖纜的虛反射陷頻近似地位于另一個(gè)拖纜的最大響應(yīng)中。然而，在根 據(jù)本發(fā)明的U/0測(cè)量中，首要目的是盡可能淺地拖曳上拖纜，從而擴(kuò)大測(cè) 量的帶寬。在實(shí)際操作中，考慮到噪音問(wèn)題采集時(shí)達(dá)不到帶寬的可能最大 值。由于記錄的信號(hào)在任意后續(xù)處理步驟中基本上被獨(dú)立處理，所以本發(fā) 明在相對(duì)于上拖纜選擇下拖纜的深度方面提供了更大的靈活性。理想地，選擇下拖纜(一個(gè)或多個(gè))的深度，使得在合并的響應(yīng)曲線 中具有最大增益。再參照?qǐng)D2B，選擇下拖纜(一個(gè)或多個(gè))的深度，使得 在低頻范圍內(nèi)所述下拖纜的響應(yīng)曲線25的第一最大值也在上拖纜(一個(gè)或 多個(gè))的響應(yīng)曲線24的上方。為了產(chǎn)生顯著的影響，下拖纜上第一最大值 的峰值頻率應(yīng)該比上拖纜上的響應(yīng)的第一最大值的峰值頻率的90%小?？?以通過(guò)增加下拖纜的深度使得使第一最大值的峰值頻率小于上拖纜峰值 響應(yīng)的75%來(lái)獲得顯著的增益。顯然，可以通過(guò)擴(kuò)大0/U拖纜之間的深度 差使得第一最大值的峰值頻率小于上拖纜的峰值頻率的55%或甚至51%來(lái) 獲得更高的增益。在圖2B的示例中，0/U拖纜響應(yīng)的峰值頻率分別在70Hz和20Hz處得 到。因此，在本示例中，第一最大值的峰值頻率小于上拖纜的峰值響應(yīng)的 三分之一。僅對(duì)于測(cè)量的低頻部分使用拖纜產(chǎn)生結(jié)合圖1B已經(jīng)部分涉及的一定 優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的這方面的一個(gè)最重要的優(yōu)勢(shì)(用于3D拖曳排列的實(shí)踐)在 于下層的檢波器可以比上面的檢波器密度小的間隔開(kāi)。圖4A-4F說(shuō)明了 用各種不同數(shù)量拖纜進(jìn)行的這方面的實(shí)踐結(jié)果。拖纜的示意性橫截面被示12出，且上拖纜由附圖標(biāo)記41表示，而下拖纜由附圖標(biāo)記42表示。海面40被 顯示為參考水準(zhǔn)面。下拖纜或者可以與上拖纜成對(duì)，使得所述上拖纜和所 述下拖纜都具有相同的聯(lián)絡(luò)測(cè)線偏移距。在其它示例中，下拖纜具有與上 拖纜的聯(lián)絡(luò)測(cè)線偏移距的聯(lián)絡(luò)測(cè)線偏移距。在其它示例中，有些下拖纜具 有聯(lián)絡(luò)測(cè)線偏距移，而其它下拖纜沒(méi)有聯(lián)絡(luò)測(cè)線偏移距。
下拖纜可以在上拖纜的垂直下方或在上拖纜之間被準(zhǔn)確拖曳。對(duì)于如 圖4C中所示的8條拖纜結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，使用6條上拖纜和2條下拖纜的額外成本 (根據(jù)增加的采集時(shí)間)將使航線增加33%。與8條淺拖纜相比，傳統(tǒng)的上 /下拖纜結(jié)構(gòu)將使航線增加100%。
在有效地合并頻譜之前，必需對(duì)深拖纜記錄運(yùn)用內(nèi)插法/外推法以校 正不同聯(lián)絡(luò)測(cè)線和垂直記錄位置。當(dāng)僅使用低頻(可能遠(yuǎn)低于30Hz)時(shí)， 內(nèi)插法或外推法是相當(dāng)穩(wěn)定的。圖4A中的箭頭表示聯(lián)絡(luò)測(cè)線中在垂直外推 之后可能的內(nèi)插或外推路徑。用于內(nèi)插或外推的算法本身是公知的。在聯(lián) 絡(luò)測(cè)線方向上的簡(jiǎn)單內(nèi)插或外推可以通過(guò)拖纜處的、由到內(nèi)插點(diǎn)或外推點(diǎn) 的距離加權(quán)的測(cè)量值的總和來(lái)完成。
聯(lián)絡(luò)測(cè)線中更高級(jí)的內(nèi)插法或外推法可以使用多項(xiàng)式或樣條方法。例 如，在共有國(guó)際出版的專利申請(qǐng)WO 2005/114258 Al中說(shuō)明了其它合適的 聯(lián)絡(luò)測(cè)線內(nèi)插法。還可考慮在徑向方向上使用內(nèi)插法以直接內(nèi)插到具有相 對(duì)于初始檢波器位置的聯(lián)絡(luò)測(cè)線偏移的不同深度位置。
上下不同深度拖纜或者等價(jià)地垂直外推，可以如上所示使用重建基準(zhǔn) 面算子將深拖纜放置到與淺拖纜相同的水平(見(jiàn)算子[l])，或者將淺拖纜 數(shù)據(jù)校正到深電纜的深度水平，或者將淺電纜和深電纜重建基準(zhǔn)面到任意 共同的參考深度水平。)
對(duì)來(lái)自上拖纜的高頻數(shù)據(jù)上應(yīng)用內(nèi)插法或外推法原則上是可以的。然 而，缺點(diǎn)是在高頻處，較短波長(zhǎng)使得插值不太精確。
上面的示例中，不同深度記錄到的信號(hào)在地震資料處理流程中的非常 早的階段進(jìn)行合并，理想的做法是甚至在疊加或者面元定義之前進(jìn)行記錄 道對(duì)記錄道地合并。
可選地，上下拖纜記錄的信號(hào)可以在地震處理的后期(例如偏移/成 像階段)合并。使用基于頻率的偏移方法，可以對(duì)上下拖纜記錄的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行偏移，然后進(jìn)行合并來(lái)得到全頻段(foil content)的真實(shí)的深度圖 像。偏移之后合并信號(hào)或者數(shù)據(jù)體避免了在初始階段把信號(hào)外推或內(nèi)插到 共同深度的需要。然而，稀疏的低頻數(shù)據(jù)體將會(huì)有不同的中心點(diǎn)分布，所 述中心點(diǎn)分布需要與密集的高頻數(shù)據(jù)體合并。
本發(fā)明可能的又一變形考慮使用然后與上拖纜交錯(cuò)的、稀疏的傳統(tǒng)的 上/下拖纜。上下對(duì)拖纜將具有最寬的頻率范圍，并且可以用于諸如速度分 析的具體處理步驟。
上述示例的步驟如圖5中的流程圖被列出。流程圖包括步驟51，步驟 51確定期望的測(cè)量帶寬，或者可選地，在步驟52之后確定上拖纜的最小深 度，步驟52選擇下拖纜的深度，以在零虛反射陷頻附近在給定的測(cè)量中獲 得盡可能多的信號(hào)。步驟53包括通過(guò)對(duì)下拖纜深度處的信號(hào)進(jìn)行稀疏采樣 來(lái)記錄上/下拖纜信號(hào)。然后所記錄的信號(hào)或數(shù)據(jù)在交界頻率以上或以下被 分別壓制掉，并被合并成具有全部測(cè)量帶寬的信號(hào)(步驟54)。
上文所述的示例僅用于說(shuō)明的目的。本發(fā)明的其它變化和實(shí)施例可以 認(rèn)為完全在一旦被提供有上述本發(fā)明的知識(shí)的技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種執(zhí)行地球物理勘探的方法，包括以下步驟使檢波器移動(dòng)通過(guò)至少兩個(gè)不同深度的水體；以及使用所述檢波器記錄在實(shí)際測(cè)量頻率帶寬中反映地下特征的地球物理信號(hào)，其中，選擇第一深度使得在所述第一深度處的頻譜響應(yīng)中的第一虛反射陷頻比第二虛反射陷頻更靠近所述實(shí)際測(cè)量帶寬的上限；選擇第二深度使得在所述第二深度處的頻譜響應(yīng)中的第一最大值的頻率等于或小于所述第一深度處的頻譜響應(yīng)中的第一最大值的頻率的90％；并且在所述第二深度處以比在所述第一深度處更低的密度對(duì)波場(chǎng)進(jìn)行有效采樣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，通過(guò)在所述第二深度處布置較 少的檢波器而在所述第二深度處以比在所述第一深度處更低的密度對(duì)所 述波場(chǎng)進(jìn)行有效釆樣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在所述第一深度處比在所述第 二深度處拖曳更多的拖纜電纜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，為了進(jìn)一步處理，將第二深度 水平處記錄的信號(hào)外推和/或內(nèi)插到第一深度水平。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，通過(guò)對(duì)在交界頻率以下的所有 頻率壓制掉所述第一深度的信號(hào)和對(duì)在所述交界頻率以上的所有頻率壓 制掉所述第二深度的信號(hào)來(lái)合并在所述第一深度處和所述第二深度處記 錄的信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，將在所述第一深度處和所述第 二深度處記錄的信號(hào)內(nèi)插或外推到共同的深度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述檢波器被拖曳在地震采集 船的后面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，選擇所述第二深度，使得在所 述第二深度處的響應(yīng)的第一最大值的頻率等于或小于所述第一深度處的響應(yīng)的第一最大值的頻率的一半。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，選擇所述第二深度，使得在所 述第二深度處的響應(yīng)的第一最大值的頻率等于或小于所述第一深度處的 響應(yīng)的第一最大值的頻率的三分之一。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述檢波器只在兩個(gè)深度水 平處移動(dòng)。
11. 一種地球物理數(shù)據(jù)體，所述地球物理數(shù)據(jù)體描述地球的特征并且 由地球物理勘探得出，所述勘探通過(guò)以下步驟來(lái)執(zhí)行使檢波器移動(dòng)通過(guò)至少兩個(gè)不同深度的水體；以及使用所述檢波器記錄在實(shí)際測(cè)量頻率帶寬中反映地下特征的地球物 理信號(hào)，其中，選擇第一深度使得在所述第一深度處的頻譜響應(yīng)中的第一虛反射陷頻比第二虛反射陷頻更靠近所述實(shí)際測(cè)量帶寬的上限；選擇第二深度使得在所述第二深度處的頻譜響應(yīng)中的第一最大值的 頻率等于或小于所述第一深度處的頻譜響應(yīng)中的第一最大值的頻率的 90%;并且在所述第二深度處以比在所述第一深度處更低的密度對(duì)波場(chǎng)進(jìn)行有 效采樣。
12. —種由在地球物理勘探期間通過(guò)將檢波器移動(dòng)通過(guò)至少兩個(gè)不同深度的水體記錄的信號(hào)生成地球物理數(shù)據(jù)體的方法，其中，通過(guò)對(duì)在交界 頻率以下的所有頻率壓制掉所述第一深度的信號(hào)和對(duì)在所述交界頻率以 上的所有頻率壓制掉所述第二深度的信號(hào)來(lái)合并在所述第一深度處和所 述第二深度處記錄的信號(hào)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述交界頻率被選擇為所述 第二深度處的頻譜響應(yīng)基本上等于所述第一深度處的頻譜響應(yīng)時(shí)的頻率。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述交界頻率被選擇為所述 第二深度處的檢波器的信噪比基本上等于所述第一深度處的檢波器的信 噪比時(shí)的頻率。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述信號(hào)在疊加或面元定義 之前被合并。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述信號(hào)在偏移后被合并。
17. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，在所述第二深度處以比在所述第一深度處更低的空間密度記錄信號(hào)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，在不同深度處記錄的信號(hào)被 內(nèi)插或外推到共同的深度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，在所述不同深度處記錄的信 號(hào)被外推或內(nèi)插到共同的深度，其中用于外推或內(nèi)插的信號(hào)是在單測(cè)線記 錄期間記錄的信號(hào)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，所述信號(hào)僅在兩個(gè)不同深度 處被記錄。
21. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，所述交界頻率低于所述第二 深度處的頻譜響應(yīng)的第一虛反射陷頻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種執(zhí)行地球物理勘探的方法，所述方法包括在至少兩個(gè)不同深度的水體中移動(dòng)檢波器的步驟，且通過(guò)對(duì)在交界頻率以上的所有信號(hào)壓制掉第一深度的信號(hào)和對(duì)在交界頻率以下的所有信號(hào)壓制掉第二深度的信號(hào)來(lái)合并在第一深度處和第二深度處記錄的信號(hào)，以最大化在第零個(gè)徐反射陷頻中的信號(hào)和在全測(cè)量帶寬范圍內(nèi)的信噪比。與第一深度處的信號(hào)相比，第二深度處的信號(hào)以更低的空間密度被記錄。
文檔編號(hào)G01V1/38GK101652678SQ200880006033
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月24日
發(fā)明者埃弗哈德·約翰·姆澤爾特, 朱利安·愛(ài)德華·克拉格 申請(qǐng)人:格庫(kù)技術(shù)有限公司