Способ подавления интерференционных помех в сейсмических данных с помощью системы записи с двумя типами датчиков

Номер патента: 24149

Опубликовано: 31.08.2016

Автор: Камбуа Гийом

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ подавления помех в морских сейсмических сигналах, включающий следующие шаги:

в ответ на активацию сейсмоисточника применяют перекрестным образом функции образования волн-спутников к сигналам реакции на давление, полученным посредством применения в водоеме морских сейсмических датчиков, реагирующих на давление, и к сигналам реакции на движение частиц, полученным посредством применения в водоеме морских сейсмических датчиков, реагирующих на движение, причем указанные сигналы получены одновременно, при этом полученные сигналы реакции на движение частиц передают величину локальной скорости движения воды вблизи каждого датчика, реагирующего на движение частиц, причем каждый датчик, реагирующий на давление, размещают в том же самом месте, что и соответствующий датчик, реагирующий на движение частиц, и датчики, реагирующие на движение частиц, ориентируют таким образом, что они измеряют движение частиц в водоеме ортогонально водной поверхности,

при этом указанное применение перекрестным образом функции образования волн-спутников к сигналам реакции на давление включает применение временной задержки к сейсмическим сигналам реакции на движение частиц, соответствующей времени пробега сейсмической волны от глубины расположения датчиков, реагирующих на давление, до поверхности водоема и обратно к этим реагирующим на давление датчикам, и добавление задержанных во времени сигналов реакции на движение частиц к сигналам реакции на давление,

а указанное применение перекрестным образом функции образования волн-спутников к сигналам реакции на движение частиц включает применение временной задержки к сейсмическим сигналам реакции на давление, соответствующей времени пробега сейсмической волны от глубины расположения датчиков, реагирующих на движение частиц, до поверхности водоема и обратно к этим реагирующим на движение частиц датчикам, и добавление задержанных во времени сигналов реакции на давление к сейсмическим сигналам реакции на движение частиц, отличающийся тем, что

определяют разность между указанными сигналами, к которым были применены перекрестным образом функции образования волн-спутников; и

заменяют записанное значение сигнала, полученного датчиком, реагирующим на давление, нулем в случае, когда указанная разность превышает уровень фона помех, для подавления помех, распространяющихся, по существу, горизонтально по меньшей мере в одном из указанных сигналов реакции на давление и сигналов реакции на движение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что применение перекрестным образом функции образования волн-спутников представляет собой преобразование сигналов реакции на давление и сигналов реакции на движение в частотно-волновочисленную область и применение оператора образования волн-спутников от сигналов реакции на давление к сигналам реакции на движение и наоборот.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что соответствующие операторы образования волн-спутников связаны с временем пробега сейсмической волны между глубиной расположения сейсмических датчиков в водоеме и поверхностью водоема.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что помехи содержат шум корабля и/или помехи сейсмоисточника.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что помехи сейсмоисточника создаются тем же источником, который используют для получения сейсмических сигналов реакции на давление и сейсмических сигналов реакции на движение.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигналы реакции на движение нормируют по углу падения сейсмической волны.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что помехи, вызываемые в сигналах реакции на движение буксированием сейсмического оборудования в водоеме, подавляют путем синтезирования выбранной части их частотного диапазона с помощью сигналов реакции на давление.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что использование разности включает определение временных выборок разности, которые превосходят выбранный порог, и установку в ноль соответствующих временных выборок сигналов реакции на давление.

9. Способ сейсморазведки, включающий следующие шаги:

буксируют в водоеме сейсмоисточник и ряд сейсмических датчиков, реагирующих на давление, и сейсмических датчиков, реагирующих на движение частиц, причем каждый датчик, реагирующий на давление, размещают в том же самом месте, что и соответствующий датчик, реагирующий на движение частиц, и датчики, реагирующие на движение частиц, ориентируют таким образом, что они измеряют движение частиц в водоеме ортогонально водной поверхности;

активируют сейсмоисточник в выбранные моменты времени;

записывают сигналы, регистрируемые сейсмическими датчиками, реагирующими на давление, и сейсмическими датчиками, реагирующими на движение частиц;

применяют перекрестным образом функцию образования волн-спутников к сигналам реакции на давление и сигналам реакции на движение частиц,

при этом указанное применение перекрестным образом функции образования волн-спутников к сигналам реакции на давление включает применение временной задержки к сейсмическим сигналам реакции на движение частиц, соответствующей времени пробега сейсмической волны от глубины расположения датчиков, реагирующих на давление, до поверхности водоема и обратно к этим реагирующим на давление датчикам, и добавление задержанных во времени сигналов реакции на движение частиц к сейсмическим сигналам реакции на давление,

а указанное применение перекрестным образом функции образования волн-спутников к сигналам реакции на движение частиц включает применение временной задержки к сейсмическим сигналам реакции на давление, соответствующей времени пробега сейсмической волны от глубины расположения датчиков, реагирующих на движение частиц, до поверхности водоема и обратно к этим реагирующим на движение частиц датчикам, и добавление задержанных во времени сигналов реакции на давление к сейсмическим сигналам реакции на движение частиц, отличающийся тем, что

определяют разность между указанными сигналами, к которым перекрестным образом были применены функции образования волн-спутников, и

заменяют записанное значение сигнала, полученного датчиком, реагирующим на давление, нулем в случае, когда указанная разность превышает уровень фона помех, для подавления помех, распространяющихся, по существу, горизонтально по меньшей мере в одном из сигналов реакции на давление и сигналов реакции на движение.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что применение перекрестным образом функции образования волн-спутников представляет собой преобразование сигналов реакции на давление и сигналов реакции на движение в частотно-волновочисленную область и применение оператора образования волн-спутников от сигналов реакции на давление к сигналам реакции на движение и наоборот.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что соответствующие операторы образования волн-спутников связаны с временем пробега сейсмической волны между глубиной расположения сейсмических датчиков в водоеме и поверхностью водоема.

12. Способ по п.9, отличающийся тем, что помехи содержат шум корабля и/или помехи сейсмоисточника.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что помехи сейсмоисточника создаются тем же источником, который используют для получения сейсмических сигналов реакции на давление и сейсмических сигналов реакции на движение.

14. Способ по п.9, отличающийся тем, что сигналы реакции на движение нормируют по углу падения сейсмической волны.

15. Способ по п.9, отличающийся тем, что помехи, вызываемые в сигналах реакции на движение буксированием сейсмического оборудования в водоеме, подавляют путем синтезирования выбранной части их частотного диапазона с помощью сигналов реакции на давление.

16. Способ по п.9, отличающийся тем, что использование разности включает определение временных выборок разности, которые превосходят выбранный порог, и установку в ноль соответствующих временных выборок сигналов реакции на давление.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОМЕХ В СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ ЗАПИСИ С ДВУМЯ ТИПАМИ ДАТЧИКОВ В изобретении представлен способ подавления помех в морских сейсмических сигналах, который включает введение перекрестных волн-спутников в морские сейсмические сигналы реакции на давление и морские сейсмические сигналы реакции на движение, получаемые одновременно с ними. Определяют разность между сигналами, содержащими перекрестные волны-спутники. Эту разность используют для подавления помех по меньшей мере в одном из сигналов реакции на давление и сигналов реакции на движение.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ПГС ГЕОФИЗИКАЛ АС (NO) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение, в целом, относится к области сбора и обработки морских сейсмических данных. Более конкретно, изобретение относится к способам обработки морских сейсмических сигналов для подавления эффектов некоторых типов помех. Предшествующий уровень техники Специалистам известна сейсморазведка как одна из методик, применяемых для определения структур формаций, расположенных ниже земной поверхности. Сейсморазведка, как правило, включает размещение группы сейсмических датчиков на земной поверхности в соответствии с выбранной схемой расстановки и выборочную активацию сейсмоисточников, расположенных вблизи от сейсмических датчиков. Энергоисточник может представлять собой взрывчатое вещество, вибратор или в случае сейсморазведки, проводимой в водоеме, например океане, одну или несколько пневмопушек или гидропушек. Сейсмическая волна, излучаемая источником, распространяется через формации геологической среды пока не достигает границы акустического импеданса в формациях. Границы акустических импедансов, как правило, возникают там, где происходит изменение состава и(или) механических свойств формации геологической среды. Такие границы обычно называют "границами пластов". На границе пласта часть сейсмической волны отражается назад по направлению к земной поверхности. Отраженная волна может регистрироваться одним или несколькими сейсмическими датчиками, размещенными на поверхности. Одной из ряда задач обработки сейсмических сигналов, известной специалистам, является определение глубины и географического местоположения границ пластов, расположенных ниже земной поверхности. Предположения о глубине и местоположении границ пластов выводятся на основании времени пробега сейсмической волны до границ пластов и назад к датчикам, расположенным на поверхности. Сейсморазведка проводится в океане или других водоемах ("морская сейсморазведка") для определения строения и состава формаций, расположенных ниже морского дна. Морские сейсморазведочные системы, известные специалистам, включают судно, которое буксирует один или несколько сейсмоисточников и то же самое или другое судно, которое буксирует одну или несколько сейсмических кос. Сейсмические косы образованы группами сейсмических датчиков в кабеле, который буксируется судном. Как правило, сейсморазведочное судно буксирует ряд таких сейсмических кос, расположенных на выбранных боковых расстояниях друг от друга в выбранной конфигурации, обеспечивающей относительно полное определение геологического строения в трех измерениях. Специалистам также известен способ размещения кабелей с сейсмическими датчиками ("донные сейсморазведочные косы") на морском дне и активации сейсмоисточника в воде. Как правило, сейсмоисточник буксируется судном так же,как и при съемке с буксируемой сейсмической косой. Помимо отраженной сейсмической волны в регистрируемой сейсмической волне могут присутствовать как волны-помехи (когерентные помехи), так и нерегулярный шум. Наличие помех в волне, зарегистрированной сейсмическими датчиками, уменьшает отношение сигнал-помеха (ОСП) для сейсмических сигналов, представляющих интерес. Таким образом, одна из задач обработки сейсмических данных состоит в уменьшении воздействия помех на сигналы, регистрируемые сейсмическими датчиками, без существенного снижения истинной составляющей сейсмического сигнала в регистрируемых сигналах. Способы, относящиеся к известному уровню техники, которые используются для снижения воздействия помех и получения более качественного представления конкретной структуры геологической среды, включают использование многократных активаций сейсмоисточника (многократные "взрывные возбуждения" или "взрывы") для записи ряда выполненных с помощью датчика измерений, по существу,одной и той же структуры геологической среды с последующим накапливанием или суммированием таких измерений с целью повышения интенсивности сигнала при существенном снижении воздействия случайных помех или нерегулярного шума. Патент США 5818795, который переуступлен афилированному лицу патентообладателя настоящего изобретения, содержит подробные сведения о способах и системах, относящихся к известному уровню техники и направленных на решение проблемы ослабления помех в сейсмических сигналах, раскрывает способ снижения воздействия "всплеска" помех в записях сейсмических сигналов без удаления сейсмических сигналов, представляющих интерес. В патенте США 5761152, который переуступлен афилированному лицу патентообладателя настоящего изобретения, описаны способ и система морской сейсморазведки. Способ, раскрытый в патенте'152, включает повышение кратности (количества записанных отражений от одного и того же отражающего горизонта) и в результате этого отношения сигнал-помеха для когерентных сейсмических сигналов,не вызывая проблем сопротивления среды, запутывания, усложненного спуска и подъема на палубу, связанных с увеличением длины сейсмической косы, числа сейсмических кос и расстояния между косами."Удаления" источника и сейсмической косы и время взрывного возбуждения источников, находящихся на ведущем и ведомом судне, в последовательности временных задержек оптимизируются для увеличения кратности при одновременном устранении существенного влияния сейсмических сигналов, поступающих от источника на одном судне на сейсмические сигналы, поступающие от источника на другом судне. Приведенное выше описание не является исчерпывающим объяснением типов помех и способов уменьшения их воздействия на сейсмические сигналы. Однако, существуют два типа помех, для которых способы, относящиеся к известному уровню техники, не снижают это воздействие до приемлемой степени. Один их этих типов помех создается судами или буровыми установками, находящимися поблизости от сейсморазведочного судна (обозначены здесь термином "постоянные шумы корабля"). Другой тип помех представляет собой импульсные помехи, возникающие в результате активации сейсмоисточника,при этом сейсмическая волна распространяется по воде в поперечном направлении, поступая напрямую к датчикам и отражающим горизонтам в воде, а затем возвращаясь к датчикам группы (последний тип называется "обратно рассеянными помехами"). Такие импульсные помехи могут также создаваться сейсмоисточниками, используемыми другой системой сбора сейсмических данных, которая расположена и работает на некотором расстоянии от рассматриваемой системы сбора данных. Желательно иметь способ подавления импульсных помех и постоянных шумов корабля в морских сейсмических данных. В случае помех, генерируемых другой сейсмической системой, одна из методик, известных специалистам, представляет собой "разделение времени", при этом сбор данных одной системой задерживается на время сбора данных другой системой. Такое разделение времени уменьшает эффективность работы обеих систем. В патенте США 67515559, выданном Fookes и др. и переуступленном афилированному лицу настоящего изобретения, описан способ подавления помех в морских сейсмических сигналах, вызванных шумом водной среды. Раскрытый способ включает определение времени вступления волны-помехи на каждом из ряда сейсмических датчиков, оценку положения источника помехи по временам вступления и подавление волны-помехи в сигналах, зарегистрированных сейсмическими датчиками. Потребность в усовершенствованных методиках для подавления помех в сейсмических данных продолжает сохраняться. Сущность изобретения Способ подавления помех в морских сейсмических сигналах в соответствии с одним аспектом изобретения включает введение перекрестных волн-спутников в морские сейсмические сигналы реакции на давление и полученные одновременно с ними морские сейсмические сигналы реакции на движение. Определяют разность между сигналами, содержащими перекрестные волны-спутники. Эту разность используют для подавления помех по меньшей мере в одном из сигналов реакции на давление и сигналов реакции на движение. Способ сейсморазведки в соответствии с другим аспектом изобретения включает буксирование сейсмоисточника и ряда сейсмических датчиков, реагирующих на давление, и сейсмических датчиков,реагирующих на движение, в водоеме и активацию сейсмоисточника в выбранные моменты времени. Записывают сигналы, регистрируемые датчиками, реагирующими на давление, и датчиками, реагирующими на движение. В сигналы реакции на давление и сигналы реакции на движение вводят перекрестные волны-спутники (ложные отражения). Определяют разность между сигналами, содержащими перекрестные волны-спутники. Эту разность используют для подавления помех по меньшей мере в одном из сигналов реакции на давление и сигналов реакции на движение. Прочие особенности и преимущества настоящего изобретения будут ясны из нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения. Краткий перечень фигур чертежей На фиг. 1 показан пример получения сейсмических данных для использования в способе согласно изобретению. На фиг. 2 показана блок-схема, демонстрирующая пример способа согласно изобретению. На фиг. 3 показана блок-схема, демонстрирующая пример использования разностного сигнала для удаления помех из сигнала гидрофона. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. На фиг. 1 показан пример получения морских сейсмических данных, который можно использовать со способом настоящего изобретения. Сейсморазведочное судно 101 движется по поверхности 108 водоема 102 над исследуемым участком 103 геологической среды. Под подошвой водного слоя 104 участок 103 геологической среды содержит представляющие интерес формации, такие как слой 105, расположенный между его верхней границей 106 и нижней границей 107. Сейсморазведочное судно 101 везет оборудование управления сбором сейсмических данных, обозначенное в целом позицией 109. В состав оборудования управления сбором сейсмических данных входят оборудование навигационного управления, оборудование управления сейсмическими источниками, оборудование управления сейсмическими датчиками и оборудование записи сигналов, при этом все оборудование может принадлежать к типам,известным специалистам. Оборудование управления сбором сейсмических данных 109 активирует сейсмический источник 110, буксируемый в водоеме 102 сейсморазведочным судном 101 (или другим судном) в выбранные моменты времени. Сейсмоисточник 110 может принадлежать к любому типу, известному специалистам в области сейсморазведочных исследований, включая пневмопушки, гидропушки или в особенности группы пневмопушек. Сейсмические косы 111 также буксируются в водоеме 102 сейсморазведочным судном 101 (или другим судном) для регистрации полей акустических волн, возбужденных сейсмоисточником 110 и отраженных от границ раздела в окружающей среде. Хотя на фиг. 1 для целей иллюстрации показана только одна сейсмическая коса 111, как правило, за сейсморазведочным судном 101 буксируется ряд сейсмических кос 111, пространственно разнесенных в поперечном направлении. Сейсмические косы 111 содержат датчики для регистрации отраженных волновых полей, возбужденных сейсмическим источником 110. В настоящем примере сейсмические косы 111 содержат датчики, реагирующие на давление, такие как гидрофоны 112, и датчики, реагирующие на движение частиц воды, такие как геофоны 113. Гидрофоны 112 и геофоны 113, как правило, объединены попарно или в пары групп датчиков, расположенные через одинаковые интервалы вдоль сейсмических кос 111. Однако, тип датчиков 112, 113 и их конкретное местоположение вдоль сейсмических кос 111 не ограничивают объем настоящего изобретения. При каждой активации сейсмоисточника 110 поле акустических волн распространяется со сферически расходящимся волновым фронтом. Распространение волновых фронтов будет иллюстрироваться здесь траекториями сейсмических лучей, перпендикулярными волновым фронтам. Распространяющееся в верхнем направлении волновое поле, обозначенное траекторией 114, отражается от границы водавоздух на водной поверхности 108, а затем распространяется в нижнем направлении, как показано траекторией 115, где волновое поле может быть зарегистрировано гидрофонами 112 и геофонами 113 в сейсмических косах 111. Такое отражение от водной поверхности 108, которое показано траекторией 115, не содержит полезной информации о формациях геологической среды, представляющих интерес. Однако,такие отражения от поверхности, известные также как "волны-спутники", действуют в качестве вторичных сейсмоисточников, имеющих некоторое время задержки относительно момента инициирования источника 110. Распространяющееся в нижнем направлении волновое поле, обозначенное траекторией 116, отражается от границы земля-вода у подошвы водного слоя 104, а затем распространяется в верхнем направлении, как показано траекторией 117, где волновое поле может быть зарегистрировано гидрофонами 112 и геофонами 113. Такое отражение от подошвы водного слоя 104, которое показано траекторией 117,содержит информацию о подошве водного слоя 104. Траектория 117 является примером "однократного" отражения, т.е. отражения, возникающего на границе геологической среды. Распространяющееся в нижнем направлении волновое поле, как показано траекторией 116, может пройти через подошву водного слоя 104, как показано траекторией 118, отразиться от границы слоя, такой как 107, слоя, такого как 105,а затем распространяться вверх, как показано траекторией 119. Распространяющееся в верхнем направлении волновое поле, траектория 119, может затем быть зарегистрировано гидрофонами 112 и геофонами 113. Такое отражение от границы слоя 107 содержит полезную информацию о представляющей интерес формации 105 и также является примером однократного отражения. Поля акустических волн будут продолжать отражаться от границ раздела, таких как подошва водного слоя 104, водная поверхность 108 и границы слоя 106, 107 в различных сочетаниях. Например, волновое поле, распространяющееся в верхнем направлении по траектории 117, отразится от водной поверхности 108, продолжит распространение в нижнем направлении по траектории 120, может отразиться от подошвы водного слоя 104 и снова продолжить распространение в верхнем направлении по траектории 121, где волновое поле может быть зарегистрировано гидрофонами 112 и геофонами 113. Траектория 121 представляет собой пример кратного отражения, называемого также просто "кратной волной", имеющего многократные отражения от границ раздела. Аналогичным образом, волновое поле, распространяющееся в верхнем направлении по траектории 119, отразится от водной поверхности 108, продолжит распространение в нижнем направлении по траектории 122, может отразиться от границы слоя 106 и снова продолжить распространение в верхнем направлении по траектории 123, где волновое поле может быть зарегистрировано гидрофонами 112 и геофонами 113. Траектория 123 представляет собой другой пример кратного отражения, также имеющего многократные отражения в подземной геологической среде. Часть сейсмической волны распространяется, по существу, параллельно водной поверхности от источника 110 к гидрофонам 112 и геофонам 113. В дополнение к упомянутой сейсмической волне гидрофоны и геофоны могут регистрировать помехи, возникающие в местах, удаленных от системы сбора данных, например таких как другие системы сбора сейсмических данных и буровые платформы, находящиеся в воде. Способы настоящего изобретения предназначены для подавления таких помех и вышеназванной "прямой" сейсмической волны. На фиг. 1 источник помех, обозначенный в целом позицией 130, представляет любой тип источника помех, который вызывает движение акустической волны в воде в горизонтальном направлении. Для целей нижеследующего объяснения термины "гидрофон" и "геофон" будут использоваться в качестве краткого условного описания типов обрабатываемых сигналов. Необходимо ясно понимать, что термин "гидрофон" в дальнейшем описании означает сигнал, регистрируемый любым видом датчика,реагирующего на давление или временной градиент давления. Соответственно сигналы "геофона" означают сигнал, регистрируемый любым видом датчика, реагирующего на движение частиц, включая акселерометры, измерители скорости и тому подобные. В способе настоящего изобретения начинают применяться записанные сигналы гидрофонов и геофонов, соответствующие каждой активации источника. В записи должны быть введены поправки на импульсные отклики соответствующего датчика и каналов записи, а также константу преобразования каждого используемого датчика. Каждая такая запись показаний гидрофона и геофона, соответствующая конкретной активации источника, может называться записью "общего пункта" взрыва или сейсмограммой ОПВ. Записи сигналов могут индексироваться по времени активации сейсмоисточника и могут быть идентифицированы геодезическим положением каждого сейсмического датчика в момент записи. Сигналы геофонов могут быть нормированы по углу падения фронта сейсмической волны, регистрируемой каждым геофоном. См. описание такого нормирования, например, в патенте США 7359283, выданномVaage и др. и переуступленном афилированному лицу патентообладателя настоящего изобретения. Отклик гидрофона является, по существу, всенаправленным и не требует поправки или нормирования по углу падения. При практическом осуществлении способа нормированные сейсмограммы ОПВ могут быть затем преобразованы из пространственно-временной области в частотно-волновочисленную область (f-k). Полученные в результате сигналы, преобразованные в другую область, могут быть выражены следующей формулой: где Н представляет f-k преобразование сигналов гидрофона, a G представляет f-k преобразование нормированных сигналов геофона. Рир представляет волновое поле восходящих продольных волн (поле давления), Z представляет оператор временной задержки в частотной области, или ехр(-i), в которой i является мнимым числом -1,представляет круговую частоту, апредставляет время пробега волныспутника от сейсмических датчиков до водной поверхности и обратно. NSI представляет помехи, поступающие в горизонтальном направлении на сейсмические датчики. Такие помехи могут генерироваться,например, другими сейсморазведочными судами, работающими в том же районе на относительно большом расстоянии от системы сбора данных. PDA представляет часть сейсмического волнового поля давления, распространяющегося горизонтально от сейсмоисточника до сейсмических датчиков. Величины(1+Z) и (1-Z) представляют функции образования волн-спутников геофонов и гидрофонов соответственно. Временную задержку и соответствующие функции образования волн-спутников можно определить,если глубина каждого сейсмического датчика в воде известна или поддается определению, поскольку скорость сейсмической волны в воде известна или поддается определению. Настоящий пример включает преобразование сигналов гидрофонов и геофонов в частотно-волновочисленную область, в частности,для облегчения расчета функций образования волн-спутников геофонов и гидрофонов. Необходимо понимать, что в других вариантах осуществления могут обрабатываться сигналы, отличные от сигналов частотно-волновочисленной области. В способе настоящего изобретения упомянутые выше распространяющиеся в горизонтальном направлении помехи и распространяющаяся в горизонтальном направлении сейсмическая волна должны быть подавлены в сигналах гидрофона. Можно предполагать, что NSI и PDA поступают на гидрофоны и геофоны, по существу, горизонтально. Если в сейсмических косах используются вертикально ориентированные геофоны, можно считать, что такие распространяющиеся в горизонтальном направлении компоненты сигналов, по существу, отсутствуют в сигналах геофонов. Пример косы, включающей гидрофоны и вертикально ориентированные геофоны, описан в патенте США 7239577, выданном Tenghamn и др. и переуступленном афилированному лицу патентообладателя настоящего изобретения. Применение функции образования волн-спутников геофонов (1+Z) к сигналам гидрофонов наряду с применением функции образования волн-спутников гидрофонов (1-Z) к сигналам геофонов позволяет получить следующие выражения: Сигналы, получаемые в результате применения указанных выше функций образования волнспутников могут называться сигналами, содержащими перекрестные волны-спутники. Разность между упомянутыми сигналами с перекрестными волнами-спутниками может быть представлена следующим выражением: Указанная разность ("разностный сигнал") равна сейсмическим интерференционным помехам NSI и сигналам вступления прямой волны PDA, подвергнутым свертке с функцией образования волн-спутников геофонов (1+Z). Эта разность, по существу, не содержит информации о сейсмическом сигнале, однако содержит два упомянутых выше типа помех. Такую разностную функцию можно использовать для подавления помех в сигнале гидрофона или сигнале геофона. Один пример такого подавления в отношении сигнала гидрофона состоит просто в обнулении сигнала гидрофона (замене записанного значения амплитуды нулем) в каждой временной выборке, где амплитуда соответствующей временной выборки разностного сигнала больше, чем амплитуда выборки уровня фона помех разностного сигнала. Выборки, представляющие любую из двух форм помех, обычно составляют лишь небольшую часть от общего количества выборок на любой записанной трассе данных,и, вследствие этого, на трассе разностного сигнала. В одном примере можно рассчитать среднее абсолютное значение выборок на трассе разностного сигнала, представленное числом А, затем обнулить любые соответствующие временные выборки в сигнале гидрофона для выборок разностного сигнала, абсолютное значение которого больше, чем выбранный множитель А, например 1,2 А (на 20% больше, чем А). Указанная операция приведет к появлению "окон" нулевых выборок переменной длины на обработанных сигналах гидрофонов. Для сглаживания сигналов гидрофона в таких случаях желательно применять линейно-нарастающие функции к выборкам сигналов до и после каждого такого окна. Длина таких линейно-нарастающих функций может составлять порядка 100 мс. Специалистам понятно, что сигналы геофонов содержат существенное количество помех, вызванных буксированием сейсмических кос в воде. При практическом осуществлении способа настоящего изобретения помехи, вызванные буксированием, можно подавить, синтезируя низкочастотную часть спектра сигналов геофонов, как описано в патенте США 7359283, выданном Vaage и др. и переуступленном афилированному лицу патентообладателя настоящего изобретения. Для использования такой методики подавления эффектов помех при буксировании в сигналах геофона начинают с записанных сигналов гидрофона и геофона в области ОПВ (общего пункта взрыва), в которые введены надлежащие поправки на импульсные отклики соответствующих датчиков и каналов записи, а также константы преобразования, как объяснялось выше. В сигналы геофонов следует внести поправки с учетом их направленной чувствительности, как объяснялось выше. Сейсмограммы ОПВ могут затем быть преобразованы с переходом в частотно-волновочисленную область (f-k). Полученные в итоге сигналы, преобразованные в область (f-k), могут быть выражены следующей формулой: в которой соответствующие переменные представляют те же параметры, которые описаны выше в уравнениях (1) - (3), a NTOW представляет помехи, вызванные буксированием, в сигналах геофона, по существу, ограниченные частотами от 0 до flow, где flow, как правило, составляет около 20 Гц. Как описано в названном выше патенте, выданном Vaage и др., помехи в сигналах геофонов, вызванные буксированием, можно удалить из сигналов геофонов G, оценивая спектр G для частот в диапазоне от 0 до flow. Такую оценку можно выполнить, используя спектр сигналов гидрофонов Н. Конечноеf-k преобразование сигналов геофонов, имеющих синтезированные низкочастотные компоненты, GLFC,может быть представлено следующим выражением: где fnyq представляет частоту Найквиста, т.е. самую высокую частоту, содержащуюся в сигналах геофонов и гидрофонов. Во втором из этих выражений для GLFC выражение для H было подставлено из вышеприведенного выражения. Применение оператора образования волн-спутников геофона к Н и оператора образования волнспутников гидрофона к GLFC (перекрестные волны-спутники) дает следующие выражения: Вычитание сигналов с перекрестными волнами-спутниками друг из друга позволяет получить следующие выражения: Поскольку низкочастотная часть спектра геофонов была рассчитана по спектру гидрофонов для устранения помех, вызванных буксированием, низкочастотная часть сейсмических интерференционных помех, содержащих волны-спутники от геофона, и вступления прямой волны, по существу, отсутствуют в определенном выше разностном сигнале. Однако, указанный разностный сигнал все же можно использовать для фильтрации помех в сигналах гидрофонов и(или) геофонов, например путем обнуления трасс гидрофонов на каждой временной выборке трассы, соответствующей временной выборке в разностном сигнале, имеющем величину большую, чем уровень его фона помех. Уровень фона помех может быть рассчитан, как объяснялось выше. Хотя приведенный выше пример включает преобразование сигналов в частотно-волновочисленную область, такое преобразование используется только для удобства. Специалистам понятно, что описанный процесс может осуществляться без необходимости преобразования сигналов в частотноволновочисленную область. Пример способа настоящего изобретения представлен на блок-схеме, изображенной на фиг. 2. По-5 024149 казано, что сигналы гидрофонов и геофонов получают в блоке 200. Сигналы геофонов могут быть нормированы по углу падения в блоке 202. В блоке 204 сигналы гидрофонов могут использоваться для синтезирования низкочастотной компоненты сигналов геофонов. Сигналы гидрофонов и геофонов могут быть преобразованы в частотно-волновочисленную область. В блоке 206 в преобразованные сигналы включаются перекрестные волны-спутники. В блоке 208 определяют разность между сигналами, содержащими перекрестные волны-спутники. В блоке 210 разностный сигнал используется для подавления помех в сигнале гидрофона. В некоторых примерах, используемых для подавления помех в сигнале гидрофона, разностный сигнал может подвергнуться обратному преобразованию в пространственновременную область. На фиг. 3 показана блок-схема, демонстрирующая пример использования разностного сигнала для подавления помех в сигнале гидрофона. В блоке 300 определяют среднее значение А абсолютной величины разностного сигнала. В блоке 302 каждую выборку А: разностного сигнала сравнивают с выбранным множителем X среднего значения А. Если значение выборки превышает выбранный множитель А,соответствующая временная выборка в сигнале гидрофона может быть установлена на нуль ("обнулена"). Описанную процедуру можно повторить для каждого сигнала гидрофона. Способы настоящего изобретения могут обеспечить улучшенное подавление передаваемых по воде помех в сейсмических сигналах. Способы настоящего изобретения позволяют выполнять сейсморазведочные работы с помощью нескольких систем сбора данных без необходимости функционирования сейсмоисточников таких систем в режиме "разделения времени", что обеспечивает экономию времени и снижение расходов. 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 изобретения ограничивается только прилагаемой формулой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ подавления помех в морских сейсмических сигналах, включающий следующие шаги: в ответ на активацию сейсмоисточника применяют перекрестным образом функции образования волн-спутников к сигналам реакции на давление, полученным посредством применения в водоеме морских сейсмических датчиков, реагирующих на давление, и к сигналам реакции на движение частиц, полученным посредством применения в водоеме морских сейсмических датчиков, реагирующих на движение, причем указанные сигналы получены одновременно, при этом полученные сигналы реакции на движение частиц передают величину локальной скорости движения воды вблизи каждого датчика, реагирующего на движение частиц, причем каждый датчик, реагирующий на давление, размещают в том же самом месте, что и соответствующий датчик, реагирующий на движение частиц, и датчики, реагирующие на движение частиц, ориентируют таким образом, что они измеряют движение частиц в водоеме ортогонально водной поверхности,при этом указанное применение перекрестным образом функции образования волн-спутников к сигналам реакции на давление включает применение временной задержки к сейсмическим сигналам реакции на движение частиц, соответствующей времени пробега сейсмической волны от глубины расположения датчиков, реагирующих на давление, до поверхности водоема и обратно к этим реагирующим на давление датчикам, и добавление задержанных во времени сигналов реакции на движение частиц к сигналам реакции на давление,а указанное применение перекрестным образом функции образования волн-спутников к сигналам реакции на движение частиц включает применение временной задержки к сейсмическим сигналам реакции на давление, соответствующей времени пробега сейсмической волны от глубины расположения датчиков, реагирующих на движение частиц, до поверхности водоема и обратно к этим реагирующим на движение частиц датчикам, и добавление задержанных во времени сигналов реакции на давление к сейсмическим сигналам реакции на движение частиц, отличающийся тем, что определяют разность между указанными сигналами, к которым были применены перекрестным образом функции образования волн-спутников; и заменяют записанное значение сигнала, полученного датчиком, реагирующим на давление, нулем в случае, когда указанная разность превышает уровень фона помех, для подавления помех, распространяющихся, по существу, горизонтально по меньшей мере в одном из указанных сигналов реакции на давление и сигналов реакции на движение. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что применение перекрестным образом функции образования волн-спутников представляет собой преобразование сигналов реакции на давление и сигналов реакции на движение в частотно-волновочисленную область и применение оператора образования волнспутников от сигналов реакции на давление к сигналам реакции на движение и наоборот. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что соответствующие операторы образования волн-спутников связаны с временем пробега сейсмической волны между глубиной расположения сейсмических датчиков в водоеме и поверхностью водоема. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что помехи содержат шум корабля и/или помехи сейсмоисточника. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что помехи сейсмоисточника создаются тем же источником,который используют для получения сейсмических сигналов реакции на давление и сейсмических сигналов реакции на движение. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигналы реакции на движение нормируют по углу падения сейсмической волны. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что помехи, вызываемые в сигналах реакции на движение буксированием сейсмического оборудования в водоеме, подавляют путем синтезирования выбранной части их частотного диапазона с помощью сигналов реакции на давление. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что использование разности включает определение временных выборок разности, которые превосходят выбранный порог, и установку в ноль соответствующих временных выборок сигналов реакции на давление. 9. Способ сейсморазведки, включающий следующие шаги: буксируют в водоеме сейсмоисточник и ряд сейсмических датчиков, реагирующих на давление, и сейсмических датчиков, реагирующих на движение частиц, причем каждый датчик, реагирующий на давление, размещают в том же самом месте, что и соответствующий датчик, реагирующий на движение частиц, и датчики, реагирующие на движение частиц, ориентируют таким образом, что они измеряют движение частиц в водоеме ортогонально водной поверхности; активируют сейсмоисточник в выбранные моменты времени; записывают сигналы, регистрируемые сейсмическими датчиками, реагирующими на давление, и сейсмическими датчиками, реагирующими на движение частиц; применяют перекрестным образом функцию образования волн-спутников к сигналам реакции на давление и сигналам реакции на движение частиц,при этом указанное применение перекрестным образом функции образования волн-спутников к сигналам реакции на давление включает применение временной задержки к сейсмическим сигналам реакции на движение частиц, соответствующей времени пробега сейсмической волны от глубины расположения датчиков, реагирующих на давление, до поверхности водоема и обратно к этим реагирующим на давление датчикам, и добавление задержанных во времени сигналов реакции на движение частиц к сейсмическим сигналам реакции на давление,а указанное применение перекрестным образом функции образования волн-спутников к сигналам реакции на движение частиц включает применение временной задержки к сейсмическим сигналам реакции на давление, соответствующей времени пробега сейсмической волны от глубины расположения датчиков, реагирующих на движение частиц, до поверхности водоема и обратно к этим реагирующим на движение частиц датчикам, и добавление задержанных во времени сигналов реакции на давление к сейсмическим сигналам реакции на движение частиц, отличающийся тем, что определяют разность между указанными сигналами, к которым перекрестным образом были применены функции образования волн-спутников, и заменяют записанное значение сигнала, полученного датчиком, реагирующим на давление, нулем в случае, когда указанная разность превышает уровень фона помех, для подавления помех, распространяющихся, по существу, горизонтально по меньшей мере в одном из сигналов реакции на давление и сигналов реакции на движение. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что применение перекрестным образом функции образования волн-спутников представляет собой преобразование сигналов реакции на давление и сигналов реакции на движение в частотно-волновочисленную область и применение оператора образования волнспутников от сигналов реакции на давление к сигналам реакции на движение и наоборот. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что соответствующие операторы образования волнспутников связаны с временем пробега сейсмической волны между глубиной расположения сейсмических датчиков в водоеме и поверхностью водоема. 12. Способ по п.9, отличающийся тем, что помехи содержат шум корабля и/или помехи сейсмоисточника. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что помехи сейсмоисточника создаются тем же источником,который используют для получения сейсмических сигналов реакции на давление и сейсмических сигналов реакции на движение. 14. Способ по п.9, отличающийся тем, что сигналы реакции на движение нормируют по углу падения сейсмической волны. 15. Способ по п.9, отличающийся тем, что помехи, вызываемые в сигналах реакции на движение буксированием сейсмического оборудования в водоеме, подавляют путем синтезирования выбранной части их частотного диапазона с помощью сигналов реакции на давление. 16. Способ по п.9, отличающийся тем, что использование разности включает определение временных выборок разности, которые превосходят выбранный порог, и установку в ноль соответствующих временных выборок сигналов реакции на давление.

МПК / Метки

МПК: G01V 1/36

Метки: двумя, данных, способ, датчиков, записи, подавления, помощью, сейсмических, системы, интерференционных, типами, помех

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/9-24149-sposob-podavleniya-interferencionnyh-pomeh-v-sejjsmicheskih-dannyh-s-pomoshhyu-sistemy-zapisi-s-dvumya-tipami-datchikov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ подавления интерференционных помех в сейсмических данных с помощью системы записи с двумя типами датчиков</a>

Похожие патенты