专利名称：改进的增强双波场的方法
背景技术：
发明领域本发明属于增强双波场中的一个波场的方法，更具体地说，属于用偏移距增强双波场中的一个波场的方法。
相关的现有技术在地震实验中用压力和速度检测器来分开上行波(U)和下行波(D)。对于压力和粒子速度检测器位于水底的情况，Sanders等人的美国专利4,935,903中说明了一种方法，在这种方法中，下行波可用来增强上行波。在这种方法中，D是被水柱的垂直双向旅行时所移动的时间，以便与U对准(在时间上)。将双波场加在一起，以便产生预叠加的、增强了的数据。
名为“增强表面地震波场”的美国专利4,935,903中所说明的方法涉及海洋地震反射勘探系统，该系统借助于加入校正过的虚反射数据、通过增强原始反射来衰减相干噪声。所说明的系统中包括一个地震能源、一个检测器、一个波场分离器一个时移部件、以及一个用于产生一种输出信号的部件，所述这种输出信号表示经过时间校正的原始和虚反射信号分量的附加的线性组合。该系统的输出适于进一步的预叠加处理，例如NMO校正。
本发明提供了一种增强双波场的方法，或一种通过对准上行能量U和下行能量D、然后在叠加过程中对U和D求和来增加对地震图象中每一图象点贡献的方法。本发明的增强双波场的方法包括接收具有上行和下行波场这两者的地震数据。将上行波场与下行波场分开。计算对每一所述的上行和所述的下行波场的预NMO和后NMO的静校正。将所确定的与NMO的静校正施加给每一上行和下行波场。在一上行波场的浮动基准面上、对地震数据确定NMO/DMO叠加速度。采用在上行波场的浮动基准面和下行波场的浮动基准面两者之间的差以及在一上行波场的浮动基准面上的、对于地震数据的、NMO/DMO叠加速度，就能确定在一下行波场的浮动基准面上的、对于地震数据的NMO/DMO叠加速度。施加在一上行波场的浮动基准面和下行波场的浮动基准面上的、对于地震数据的NMO/DMO叠加速度。施加所确定的后NMO静校正，以便使得每一上行和下行的波场到最终的基准面。对上行和下行波场求和，以便增强双波场。
图2是说明在由偏移距所导致的上行和下行波场两者之间的时差的一幅略图。
图3是说明确定基准面静校正的一幅略图。
图4是说明确定依赖于偏移距的数据的旅行时方程的一幅略图。
图5是旅行时双曲线的图示。
图6是具有所施加的线性时移的、旅行时双曲线的图示。
图7是具有所施加旅行时校正的、旅行时双曲线的图示。
图8是具有所施加的旅行时校正和所施加的线性时移的、旅行时双曲线的图示。
图9是一幅本发明的方法的简化了的流程图。
图10是一幅说明图9的对准的方框16的、更具体的细节的流程图。
图11是说明上行波叠加的地震道。
图12是说明下行波叠加的地震道。
图13是显示对上行和下行波叠加求和了的、增强了的叠加的、一个地震道。
图14是显示图11的上行波叠加的一部分的、一个地震道。
图15是显示对图13的上行和下行波叠加求和了的一部分增强了的叠加的、一个地震道。
图16是可用来完成图9和图10的流程图中所描绘出的方法的一幅方框图。
优选实施例的说明可用在水底的压力和粒子检测器将上行波与极性相反的下行波场分开，就像Starr的美国专利5,754,492中所说明的那样。
图1说明了平面波和它在水柱中被俘获的回响。反射能穿过地下向上传播并有由置于水柱中的那些检测器记录。然后，反射能成为被俘获在水柱中，在水柱中，它被在水底和水表面两者之间来回反射。在此图中，水表面的反射系数为-1，而水底的反射系数为r。
压力和速度响应于水的回响，以Z变换的形式是P(Z)=Z0-(1+r)Z1+r(1+r)Z2-r2(1+r)Z3+…-…αcosΘV(Z)=Z0-(1+r)Z′+r(1+r)Z2-r2(1+r)Z3+...-...]]>这里，P=压力V=粒子速度Z=eiωtα=阻抗Θ=入射角r=水底的反射系数τ=穿过水底的双向旅行时间=2dvcosΘ]]>这里，d=垂直水深度v=声速计算回响算子的无限几何传播得出P(Z)=1+(1-r)Z1+rZ]]>=1-Z1+rZ----(3)]]>αcosΘV(Z)=1-(1-r)Z1+rZ]]>=1+Z1+rZ----(4)]]>将方程(3)和(4)相加得出上行波场U(Z)，而从(4)减去(3)得出极性相反的下行波场D(Z)。12[αcosΘV(Z)+P(Z)]]]>12[1+Z1+rZ+1-Z1+rZ]]]>=11+rZ]]>12[αcosΘV(Z)-P(Z)]]]>12[1+Z1+rZ-1-Z1+rZ]]]>=Z1+rZ]]>对于一维的情况，在U(Z)HD(Z)两者之间的差是穿过水柱Z的双向旅行时。
现在参照图2，给出了偏移距怎样影响在U和D两者之间的时差的说明。在点A处，在水柱中给地震源点火。地震波按照AB的辐射路线，按此辐射路线，它反射离开地下层I，然后，按照BC的辐射路线，到达深度H，在深度处有一个位于C处的接收器记录它。按照ABC的辐射路线的地震波是先前说明的上行波U。波前的另一部分按照辐射路线ADE，按此辐射路线，它反射离开水/空气界面G，然后，沿着辐射路线EC传播到位于C处的接收器。按照辐射路线ADEC的地震能是在点C处记录的下行波。就如先前所说明的那样，极性相反的下行波D具有表观辐射路线ADF。这表观辐射路线等于沿着虚水底J、在镜像点F处所记录的辐射路线。
在辐射路线ADF和ABC两者之间的旅行时差是被ADF所需要的、以便穿过水层传播的、另外的时间。这一时差随偏移距变化。结果，要将在表面H处的许多接收器所记录的波至与在表面J处所记录的那些波至对准，就必须对于偏移距的依赖性进行校正。可通过进行一些合适的校正来做到这一点，以便在对于在H处的每一接收器和它的在J处的相应的虚接收器两者之间的垂直旅行时的校正之前，将零偏移距(NMO和DMO)模拟成沿着H和J所记录的能量。
此外，还必须考虑基准面的静校正。由于源和接收器并不具有相同的高度，必须计算并进行预NMO和后NMO基准面静校正。这将近似于一个实验，在这个实验中，源和接收器在相同的表面或基准面上。基准面静校正补偿了爆炸和接收器到基准面表面的垂直单向旅行时。在这种情况下，基准面表面就是水表面。图3提供了如何确定静校正的一幅平面图。爆炸A(S)的单向旅行时是从A到表面G的垂直距离被水速度除(通常是每秒1500米)所得到的结果。接收器C(Ru)的单向旅行时是在点C和点G两者之间的垂直距离被水速度除所得到的结果。这与对于接收器点F(Rd)的单向旅行时相同，这是由于F和C是距表面G的同一距离。
使在点C处所记录的上行数据移动到基准面G所需的全部静校正为Tu=S+Ru这里，Tu是全部静校正，S是爆炸静校正，而Ru是对于U的接收器静校正。
使在点F处所记录的下行数据移动到基准面G所需的全部静校正为Td=S-Rd这里，Td是全部静校正，S是爆炸静校正，而Rd是对于D的接收器静校正。
后NMO静校正是对于所有具有相同中点位置的记录道的平均全部静校正。对于给定的中点位置，CDP平均静校正为CDPMEANu=nΣTun]]>CDPMEANd=nΣTdn]]>n是分别对于U和D的、对中点位置有贡献的那些记录道的数目。
CDP MEAN静校正是使所有记录道从“浮动基准面”到最终的基准面所需的静校正。浮动基准面是这样的基准面，在这个基准面处，所有对中点位置有贡献的那些记录道都具有在同一基准面上的爆炸和接收器，但需要来自所记录的基准面的、最小的静校正调整。使得来自所记录的基准面的记录道到浮动基准面静校正调整是预NMO静校正或残余的静校正(RESIDUAL STATIC)。通过在NMO之前进行预NMO静校正，并在NMO之后进行后NMO静校正，就得到NMO方程。这一方程假设爆炸和接收器是在同一统一基准面的海图上。并没有扭曲数据的双曲线性质，如果我们在NMO之前进行最终的基准面调整，这就会是这样一种情况。
用下述方程计算预NMO残余静校正u=Tu-CDP MEANu残余静校正d=Td-CDP MEANd通过对于图2中的上行和下行能量进行预NMO静校正，已经将数据类型弄到它们各自的浮动基准面，就如图4所示出的那样。
在图4中，示出了对于依赖于偏移距的旅行时方程的基础。在“勘探地震学”第一卷的第80页(Sheriff等人，1981)中定义了这些方程。可重新定义这些方程，以便说明沿着路线ABC的上行能量和沿着路线DBF的下行能量(分别是tu和td)。tu=X2V2+t0u2]]>td=X2V2+t0d2]]>这里，t0u=2huv]]>t0d=2hdv]]>h=到反射器的深度x=水平偏移距
v=速度这些方程说明了两条辐射路线的旅行时是偏移距、到反射器的深度、以及速度的非线性函数。因此，必须在可进行线性时移(后NMO静校正)以便对准所记录的数据之前，通过NMO/DMO进行旅行时校正。用于旅行时的的速度是基于将依赖于偏移距的时间校正到时间t0所需的时移Δt(叠加速度)。由于t0u和t0d并不相同，对于上行能量与下行能量的关系曲线需要单独的叠加速度。
现在参照图5，显示了对于上行能量U和下行能量D的旅行时双曲线。在这幅图中，y轴的截距是t0。在图6中，将对准t0d和t0u所需要的线性时移施加到图5的旅行时双曲线。除了在y轴的截距处之外，对准t0d和t0u所需要的线性时移并不在沿着双曲线的任何其它地方对准数据。在图7中，将依赖于偏移距的数据校正到t0。当做这一点时，现在可将数据对准线性时移，该线性时移包含了图8所示的、在t0u和t0d两者之间的差。
图9是本发明的方法的一幅简化了的流程图。在方框12中，接收地震数据。这一数据含有上行和下行能量或波场。在方框14中，将数据分成上行波场U和下行波场D。可通过现有技术中的任何已知的方法来进行这一方法，，例如，通过软件，在获取数据之后，利用由压力和速度检测器所检测的波场来分开上行波(U)和下行波(D)。在图16中，进一步处理分开了的数据，以便将上行波(U)和下行波(D)对准。一旦对准上行和下行波，就在方框18中对两组数据求和。在方框18中求和了的、增强了的波场可通过现有技术中已知的任何通常的方法来显示，例如，监视器显示器、硬件拷贝地震仪等等。
图10是图9的对准方框16的更具体的细节的一幅流程图。由方框14所分开的数据被分为两部分，并且，一开始在两条平行的路线中处理，一部分用于上行波场，而一部分用于下行波场。将分开了的数据馈送给方框22和24，在那里分别确定用于上行波场和下行波场的预NMO静校正。在方框26和28中，将预NMO静校正分别用于上行波场和下行波场。这时，平行的过程停止。在方框30中，从方框26接收数据，并确定用于上行波场的NMO/DMO叠加速度。在方框32中，得到上行波场和下行波场基准面的差异。在方框34中，将这一差异与方框30的确定值结合，以便到达用于下行波场的NMO/DMO叠加速度。这时，恢复用于上行波场和下行波场的上述平行过程。在方框36和38中，分别施加用于上行波场的NMO/DMO叠加速度和用于下行波场的NMO/DMO叠加速度。在方框40和42中，分别确定用于上行波场和下行波场的后NMO静校正。在方框44和46中，分别施加用于上行波场和下行波场的后NMO静校正。在方框18中，将来自包括方框22、26、30、36、40、和44在内的路线的数据与包括来自方框24、28、32、34、38、42、和46在内的路线的数据求和。这提供了可在方框20处显示的、增强了的、数据的叠加。
图11是显示了上行波叠加的地震记录道。图12是显示了下行波叠加的地震记录道。图13是显示了将上行和下行波叠加求和的、增强了的叠加。容易看出，图1中的地震记录道比图12或图11中的地震记录道更干净、更清楚。
图14是显示了图11的一部分上行波叠加的记录道。在这幅图中，更详细地显示了地震记录道。图15是显示了图13的一部分对上行和下行波叠加求和的增强了的叠加的、地震记录道。在比较图15和图14时，容易看出，图15比图14更清楚、更明晰。
图16是可用来采用本发明的方法的系统方框图。在方框62中，接收地震数据。这数据包含上行和下行能量或波场。可通过现有技术中通常采用的任何方法来接收地震数据。方框62可包括地震脉冲检测器，该地震脉冲检测器接收地震声脉冲，或者可接收所记录的地震信号磁带等。
在方框64中，数据被分成上行波场U和下行波场D。可通过现有技术中的任何已知的方法来做到这一点，例如，通过软件，在获取数据之后，采用由压力和速度检测器所检测的波场从数学上分开上行波(U)和下行波(D)，或者，通过分开来自不同类型的检测器或类似的方法的磁带，来做到这一点。
在对准装置66中，进一步处理分开的数据，以便对准上行波或波场U和下行波或波场D。在求和装置68中，对来自上行波场和下行波场的、对准了的数据求和。这样，提供了可在显示器70处显示的、增强了的数据叠加。显示器70可以是现有技术中通常所用的、任何类型的显示器，例如，地震仪、阴极射线管显示器、液晶显示器等等。
对准装置66可通过诸如数字计算机那样的、可配置电子线路的装置来完成。这样，对准装置66要包括某些或下述所有这些电路。例如，对准装置66可包括用来确定用于上行波场和下行波场的预NMO静校正的装置72。还可包括用来分别施加用于上行波场和下行波场的预NMO静校正的装置74。还提供了用于确定上行波场的NMO/DMO叠加速度的装置76。在对准装置66中，在装置78中获得上行波场和下行波场基准面差异。在装置80中，将这一差异与用于上行波场的NMO/DMO叠加速度结合，以便到达用于下行波场的NMO/DMO叠加速度。对准装置66还包括用来施加用于上行波场的NMO/DMO叠加速度和用于下行波场的NMO/DMO叠加速度的装置82。对准装置66还可包括用来确定用于上行波场和用于下行波场的后NMO静校正的装置82，以及用来施加用于上行波场和用于下行波场的后NMO静校正的装置84。
如前所述，本发明提供了一种双波场增强的方法，或一种增加对地震图象中的每一图象点的贡献的方法，这一方法是通过对准上行能量U和下行能量D、然后在叠加过程中对U和D求和来做到的。在采用本发明的双波场增强的方法时，将上行波场与下行波场分开。在优选的实施例中，通过首先计算、然后施加用于每一上行和所述下行波场的预NMO和后NMO静校正，来对准两组数据。在进一步的对准步骤中，确定在一上行波场浮动基准面上的、用于地震数据的、NMO/DMO叠加速度。采用在上行波场和下行波场浮动基准面和用于在一上行波场的浮动基准面上的、地震数据的、NMO/DMO叠加速度这两者之间的差，可确定用于在一下行波场的浮动基准面上的、地震数据的NMO/DMO叠加速度。施加用于在一上行和下行波场的浮动基准面上的、地震数据的、NMO/DMO叠加速度。在最后的对准步骤中，施加后NMO静校正，以便使每一上行和下行波场到达最终的基准面。对上行和下行波场求和，以便提供双波场增强。
尽管已经显示和说明了本发明的特定的实施例，要知道，本领域普通技术人员了解许多变化和修改，并且，打算以所附的权利要求书来覆盖属于本发明的本质构思和范围内的、所有这些变化和修改。
权利要求
1.一种双波场增强方法包括接收具有上行和下行波场这两者的地震数据；将所述上行波场与下行波场分开；将所述上行波场与所述的下行波场对准，包括对偏移距依赖性的补偿；对所述上行波场和下行波场求和。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述对准包括确定用于每一所述上行和下行波场的预NMO静校正；将所述确定的预NMO静校正用于每一所述的上行和下行波场。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述对准包括确定用于在一上行波场的浮动基准面上的、所述地震数据的NMO/DMO叠加速度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述对准还包括确定在所述上行波场的浮动基准面和所述下行波场的浮动基准面两者之间的差；以及将对于在一上行波场的浮动基准面上的所述地震数据的所述NMODMO叠加速度与在上述上行波场的浮动基准面和上述下行波场的浮动基准面两者之间的所述差结合，以便确定对于在一下行波场的浮动基准面上的所述地震数据的NMO/DMO叠加速度。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述对准还包括施加对于在所述上行波场的浮动基准面上的和所述下行波场的浮动基准面上的、所述地震数据的NMO/DMO叠加速度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述对准还包括确定对于每一所述上行和下行波场的后NMO静校正；以及施加所述确定的后MNO静校正，以便使所述上行和所述下行波场的每一个都到达最终的基准面。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述对准还包括确定对于在一上行波场的浮动基准面上的所述地震数据的NMO/DMO叠加速度。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述对准还包括确定在所述上行波场的浮动基准面和所述下行波场的浮动基准面两者之间的差；以及将对于在一上行波场的浮动基准面上的所述地震数据的所述NMO/DMO叠加速度与在上述上行波场的浮动基准面和上述下行波场的浮动基准面两者之间的所述差结合，以便确定对于在一下行波场的浮动基准面上的所述地震数据的NMO/DMO叠加速度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述对准还包括施加对于在所述上行波场的浮动基准面上的和所述下行波场的浮动基准面上的所述地震数据的NMO/DMO叠加速度。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述对准还包括确定对于每一所述上行和下行波场的后NMO静校正；以及施加所述确定的后NMO静校正，以便使所述上行和所述下行波场的每一个都到达最终的基准面。
11.一种双波场增强的方法包括接收具有上行和下行波场这两者的地震数据；将所述上行波场与下行波场分开；确定对于所述上行和所述下行波场的每一个的预NMO和后NMO静校正；对所述上行和所述下行波场的每一个施加所述确定的预NMO静校正；确定对于在一上行波场的浮动基准面上的所述地震数据的NMO/DMO叠加速度；确定在所述上行波场的浮动基准面和所述下行波场的浮动基准面两者之间的差；将对于在一上行波场的浮动基准面上的所述地震数据的所述NMO/DMO叠加速度与在上述上行波场的浮动基准面和上述下行波场的浮动基准面两者之间的所述差结合，以便确定对于在一下行波场的浮动基准面上的所述地震数据的NMO/DMO叠加速度；施加对于在所述上行波场的浮动基准面上的和所述下行波场的浮动基准面上的所述地震数据的所述NMO/DMO叠加速度；施加所述确定的后MNO静校正，以便使所述上行和所述下行波场的每一个都到达最终的基准面；以及对所述上行波场和所述下行波场求和。
12.一种对准上行和下行地震能数据的方法包括对于代表上行和下行地震能的上行和下行波场确定预NMO静校正；对所述上行和所述下行波场数据施加所述预NMO静校正；确定对于一所述上行波场的浮动基准面和一下行波场的浮动基准面的NMO/DMO叠加速度；施加对于在所述上行波场的浮动基准面上的和所述下行波场的浮动基准面上的所述地震数据的所述NMO/DMO叠加速度；确定对于所述上行和下行波场的后NMO静校正；以及施加所述确定的后MNO静校正，以便使所述上行和所述下行波场的每一个都到达最终的基准面。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述确定NMO/DMO叠加速度包括确定对于所述上行波场的浮动基准面的NMO/DMO叠加速度；确定在所述上行波场的浮动基准面和所述下行波场的浮动基准面两者之间的差；将对于在所述上行波场的浮动基准面上的地震能的所述NMO/DMO叠加速度与在所述上行波场的浮动基准面和所述下行波场的浮动基准面两者之间的所述差结合，以便确定对于所述下行波场的浮动基准面的NMO/DMO叠加速度。
14.一种双波场增强系统包括用于接收具有上行和下行波场这两者的地震数据的接收装置；用于将所述上行波场与所述下行波场分开的区分装置；用于将所述上行波场与所述下行波场对准的装置；用于将所述对准的上行波场与所述对准的下行波场求和的装置。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于所述用于对准的装置还包括用于确定对于所述上行和所述下行波场的每一个的预NMO静校正的装置；用于将所述确定的预NMO静校正施加给所述上行和所述下行波场的每一个的施加装置。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于所述用于对准的装置还包括用于确定对于在一上行波场的浮动基准面上的所述地震数据的NMO/DMO叠加速度的装置。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于所述用于对准的装置还包括用于确定在所述上行波场的浮动基准面和所述下行波场的浮动基准面两者之间的差的装置；用于将对于在一上行波场的浮动基准面上的所述地震数据的所述NMO/DMO叠加速度与在上述上行波场的浮动基准面和上述下行波场的浮动基准面两者之间的所述差结合、以便确定对于在一下行波场的浮动基准面上的、所述地震数据的NMO/DMO叠加速度的相加装置。
18.如权利要求17所述的系统；其特征在于所述用于对准的装置还包括用于施加对于在所述上行波场的浮动基准面上的和所述下行波场的浮动基准面上的所述地震数据的所述NMO/DMO叠加速度的装置。
19.如权利要求18所述的系统；其特征在于所述用于对准的装置还包括用于确定对于所述上行和所述下行波场的每一个的后NMO静校正的装置；以及用于施加所述确定的后NMO静校正的以便使所述上行和所述下行波场的每一个都到达最终的基准面的装置。
20.如权利要求14所述的系统；其特征在于所述用于对准的装置还包括用于确定对于在一上行波场的浮动基准面上的所述地震数据的NMO/DMO叠加速度的装置。
21.如权利要求20所述的系统；其特征在于所述用于对准的装置还包括用于确定在所述上行波场的浮动基准面和所述下行波场的浮动基准面两者之间的差的装置；以及用于将对于在一上行波场的浮动基准面上的所述地震数据的所述NMO/DMO叠加速度与在上述上行波场的浮动基准面和上述下行波场的浮动基准面两者之间的所述差结合、以便确定对于在一下行波场的浮动基准面上的所述地震数据的NMO/DMO叠加速度的装置。
22.如权利要求21所述的系统；其特征在于所述用于对准的装置还包括用于施加对于在所述上行波场的浮动基准面上的和所述下行波场的浮动基准面上的所述地震数据的所述NMO/DMO叠加速度的装置。
23.如权利要求22所述的系统；其特征在于所述用于对准的装置还包括用于确定对于所述上行和所述下行波场的每一个的后NMO静校正的装置；以及用于施加所述确定的后NMO静校正的以便使所述上行和所述下行波场的每一个都到达最终的基准面的装置。
全文摘要
一种双波场增强或增加对地震图象的每一图象点的贡献的方法和装置可通过对准上行能量U和下行能量D、然后在叠加过程中对U和D求和来做到。一种双波场增强方法包括接收具有上行和下行波场这两者的地震数据。计算对于所述上行和所述下行波场的每一个的预NMO和后NMO静校正。确定对于在上行波场的浮动基准面上的和下行波场的浮动基准面上的、所述地震数据的NMO/DMO叠加速度。施加所确定的预NMO静校正、NMO/DMO叠加速度、以及后NMO，以便使所述上行波场和所述下行波场的每一个都到达最终的基准面。对所述上行和下行波场求和，以便提供双波场增强。
文档编号G01V1/38GK1317096SQ99810822
公开日2001年10月10日 申请日期1999年8月23日 优先权日1998年9月11日
发明者J·斯塔尔 申请人:Pgs数据处理公司