专利名称：对低频地震数据测量结果的重构的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及利用浅拖缆和深拖缆的分布对低频地震数据测量结果的重构。
背景技术：
地震勘查包括勘测碳氢化合物沉积的地下地质构造。勘测典型地包括在预定位置 布置地震源和地震传感器。该地震源产生传播进入地质构造中沿其路径产生压力变化和振 动的地震波。地质构造的弹性特性的改变将地震波分散，改变其传播方向和其它特性。由 地震源发射的部分能量到达地震传感器。一些地震传感器对压力变化敏感(水下测音器)， 其它的对质点运动敏感(例如，地震检波器)，工业勘测可以只布置一种类型的传感器或两 者都布置。响应于检测到的地震事件，该传感器产生电信号以生成地震数据。然后对地震 数据的分析能够指示碳氢化合物沉积的可能位置的存在或不存在。由于一些勘测在海洋环境中进行，所以它们被称为“海洋”勘测。然而，“海洋”勘 测不仅可以在盐水环境中进行，也可以在淡水或有微盐水中进行。在一种叫做“拖曳阵列” 勘测的海洋勘测中，包含地震传感器的拖缆和地震源的阵列被拖曳在勘测船后面。
发明内容
在本发明的一个实施例中，一种技术包括获得指示由第一组拖曳拖缆的地震传感 器得到的地震测量结果的第一数据，以及获得指示由第二组拖曳拖缆的地震传感器得到的 地震测量结果的第二数据。该第二组拖曳拖缆在比该第一组拖曳拖缆更深的深度拖曳。该 技术包括根据第一和第二数据内插地震测量结果。所述内插包括针对内插的地震测量结 果的较低的频率，对第二数据分配比第一数据更多的权重。在本发明的另一实施例中，一种系统包括接口和处理器。该接口接收指示由第一 组拖曳拖缆的地震源得到的地震测量结果的第一数据和指示由第二组拖曳拖缆的地震传 感器得到的地震测量结果的第二数据。该第二组拖曳拖缆在比该第一组拖曳拖缆更深的深 度拖曳。该处理器根据第一和第二数据内插多个位置处的地震测量结果。在内插中，针对 内插的地震测量结果的较低的频率，该处理器对第二数据分配比第一数据更多的权重。在本发明的又一实施例中，一种产品包括包含指令的计算机可访问的存储介质， 当该指令被基于处理器的系统执行时，使得该基于处理器的系统接收指示由第一组拖曳拖 缆的地震传感器得到的地震测量结果的第一数据并接收指示由第二组拖曳拖缆的地震传 感器得到的地震测量结果的第二数据。该第二组拖曳拖缆在比该第一组拖曳拖缆更深的深 度拖曳。当该指令被基于处理器的系统执行时，该指令使得该基于处理器的系统处理该第 一和第二数据，以根据该第一和第二数据内插地震测量结果，并且处理该第一和第二数据 以确定内插的地震测量结果的频谱分量。另外，当指令被基于处理器的系统执行时，该指令 使得该基于处理器的系统处理该第一和第二数据，以根据该第一和第二数据内插各位置处 的地震测量结果。当该指令被执行时，很对内插的地震测量结果的较低频率，该指令使得该 基于处理器的系统对第二数据分配比第一数据更多的权重。
通过下面的附图、描述和权利要求，本发明的优点和其它特征将变得明显。
图1是根据本发明的实施例的基于海洋的地震数据获取系统的示意图。图2是根据本发明的实施例的浅拖缆和深拖缆的示例性分布的图解。图3、4和5是示出根据本发明的实施例的基于由图2的拖缆分布的地震传感器获 得的地震数据内插地震测量结果的技术的流程图。图6是根据本发明的实施例的处理系统。
具体实施例方式图1示出根据本发明的一些实施例的海洋地震数据获取系统的实施例10。在该系 统10中，勘测船20拖曳地震拖缆30在该船20的后面。地震拖缆30可以被布置成特定的 几何关系并可以是几千米长并且可以包括可以用来沿该拖缆30支持通信的各种支持线缆 (未示出)以及布线和/或电路(未示出)。通常，每个拖缆30包括一条主线缆，其中安装 有记录地震信号的地震传感器。根据本发明的一些实施例，勘测船20拖曳三维(3-D)分布100的拖缆30，其在图 2中的横测线(crossline)视图(与y-ζ平面(见轴59)同平面)中被示出。还参考图1， 通常，该3-D分布100包括拖缆30的组110 (此处称为“浅拖缆组110”)，其通常被拖曳在 相对浅的深度的水平面中，以及拖缆30的组120(此处称为“深拖缆组120”)，其被拖曳在 较深的深度。根据本发明的实施例，地震传感器58可以仅为水下测音器，其被构造为获取压力 波场的测量结果。在本发明的其它实施例中，地震传感器58可以是多分量地震传感器，每个多分量 地震传感器能够检测压力波场以及与靠近多分量地震传感器的声波信号相关联的质点运 动的至少一个分量。质点运动的示例包括质点位移的一个或多个分量，质点速度的一个或 多个分量(纵测线(inline) (x)，横测线(y)和垂直(ζ)分量(例如见轴59))以及质点加 速度的一个或多个分量。根据本发明的特定实施例，多分量地震传感器可以包括一个或多个水下测音器、 地震检波器、质点位移传感器、质点速度传感器、加速度计、压力梯度传感器、或其组合。例如，根据本发明的一些实施例，特定的多分量地震传感器可以包括一用于测量 压力的水下测音器和三个正交排列的加速度计，所述加速度计测量该地震传感器附近的质 点速度和/或加速度的三个相应的正交分量。应该注意，根据本发明的特定实施例，多分量 地震传感器可以被实施为单独的设备或可以被实施为多个设备。特定多分量地震传感器还 可以包括压力梯度传感器，其构成另一种质点运动传感器。每一个压力梯度传感器测量特 定点处的关于特定方向的压力波场中的变化。例如，一个压力梯度传感器可以获取指示在 特定点处的关于横测线方向的压力波场的偏导数的地震数据，并且另一个压力梯度传感器 可以获取特定点的指示关于纵测线方向的压力数据的地震数据。海洋地震数据获取系统10包括一个或多个地震源40 (图1中示出了一个不例地 震源40)，例如气枪等。在本发明的一些实施例中，地震源40可以耦合到勘测船20，或被其4拖曳。另选地，在本发明的其它实施例中，该地震源40可以独立于该勘测船20操作，其中 仅作为一些例子，地震源40可以耦合到其它船只或浮标上。当地震拖缆30被拖曳在勘测船20的后面时，声波信号42(图1中示出了一个示 例声波信号4 ，常被称为“射击”，由地震源40产生并通过水柱44向下导向，进入水底表 面M之下的地层62和68。该声波信号42从各种地下地质构造反射，所述地下地质构造例 如图1中示出的示例构造65。由地震源40获得的入射声波信号42产生相应的反射声波信号，或压力波60，它们 被地震传感器58感测。注意，被地震传感器58接收和感测的压力波包括没有反射而传播 到传感器58的“上行”的压力波，以及由压力波60从空气-水边界31反射产生的“下行” 的压力波。地震传感器58产生称为“轨迹”的信号(例如数字信号)，其指示所获得的压力波 场和质点运动(如果传感器58为多分量传感器)的测量结果。根据本发明的一些实施例， 轨迹被记录并可以至少部分地被布置在勘测船20上的信号处理单元23处理。例如，特定 的地震传感器58可以提供轨迹，所述轨迹与通过其水下测音器对压力波场的测量相对应； 而对于多分量传感器的情况，传感器58可以提供与例如通过其加速度计测量的质点运动 的一个或多个分量相对应的一个或多个轨迹。为了识别地下地质构造的目的，例如示例的地质构造65，地震获取的目标是建立 勘测区域的图像。对图像的后续分析可以披露地下地质构造中碳氢化合物沉积的可能位 置。根据本发明的特定实施例，对图像的部分分析可以在地震勘测船20上例如通过信号处 理单元23执行。根据本发明的其它实施例，图像可以由地震数据处理系统(例如在图6中 示出并在下面进一步说明的示例处理系统320)来处理，该处理系统例如可以位于陆地或 船20上。因此，许多改变是可能的并且在随附的权利要求的范围内。参见图2，根据本发明的一些实施例，拖缆30的3-D分布100具有上密/下疏的几 何结构。注意图2示出了该分布100的横截面，其与y-z平面同面。如图2所示，该浅拖缆 组110可以通常在具有相对较浅深度(图2中称为“队”)的水平面内拖曳。此外，相对于 可以通常在具有相对较深深度(图2中称为“D/)的水平面内拖曳的深拖缆组120的横测 线方向间距，该组拖缆110在横测线方向上以相对密集的间距设置。通常，浅拖缆组110的地震传感器获得优质的高频数据(作为非限制示例，频率高 于7. 5Hz的数据)。换言之，浅拖缆组110的地震传感器获得在高频下具有足够高的信噪 比(SNR)的数据。但是，该浅拖缆组110的地震传感器获得在例如低于7. 5Hz频率(作为 非限制示例)的低频下具有相对低的SNR的地震数据。不同于浅拖缆30组110的地震传 感器，该深拖缆组120的地震传感器获得在低频下具有相对高的SNR的数据(例如频率等 于或低于7. 5Hz)。参见图3并结合图2，技术150可以用于使用通过深拖缆组120的地震传感器获得 的低频数据在浅拖缆组110的平面内重建低频数据的目的。更具体地，该技术150包括获 取(块154)指示通过浅拖缆组110的地震传感器得到的测量结果的第一地震数据，以及获 取(块158)指示通过深拖缆组120的地震传感器得到的测量结果的第二地震数据。该技 术150包括，按照块162，处理该第一和第二数据以在浅拖缆组110上的传感器位置内插测 量结果，包括针对内插的测量结果的较低频率，对第二地震数据(即，通过在深拖缆组120上的地震传感器获得的数据)分配比第一地震数据(即，通过在浅拖缆组110上的地震传 感器获得的数据)更多的权重。因此，该技术150可以用来构建在包含浅拖缆组110的浅 平面内的全组数据，并且该全组数据在低频和高频都具有足够高的SNR。参见图2，作为更具体的并且非限制性的示例，浅拖缆组110可以包括大约9个拖 缆(作为非限制示例)并可以在约为6米的深度队处拖曳。该拖缆组110可以具有大约 100米的横测线间距(图2中称为“ Ay/)。由于拖曳深度浅，因此对于浅拖缆组110的所 获得地震数据在低频处(例如低于大约7. 5Hz的频率(作为非限制示例))有缺陷。对于 7. 5Hz数据遇到的最小波长是200米。这意味着浅拖缆组110的横测线拖缆间距需要至少 100米才足以采样水平传播的波(即，在横测线方向传播的波)的低频。继续该示例，如图2所示出的，根据本发明的一些实施例，深拖缆组120可以包括 大约3个拖缆(作为非限制示例)，它们在大约为浅拖缆组110的深度^的5倍或更深的深 度Du拖曳。作为具体示例，该深度Du可以是大约30米，而深拖缆组120的拖缆以大约400 米的横测线间距(图2中称为“ Ay/)分隔开。注意上述3-D分布100的几何结构仅仅是用于举例的目的，根据本发明的其它实 施例，可以使用其它分布的几何结构、深度、间距密度、拖缆数量等。该技术150涉及二维Q-D)内插，其中内插在沿着拖缆分布100的长度以固定的 偏移分开的垂直-横测线(z_y)平面中进行。但是，该技术150可以同时作为纵测线、横测 线和深度位置的函数(即，完全3-D问题)，扩展到分布100上的3-D内插。更具体地，通 常，可以根据图4中阐述的技术170处理通过浅拖缆组110和深拖缆组120获得的数据。参见图4并结合图2，该技术170包括获取(块174)指示通过浅拖缆组110的地 震传感器得到的测量结果的第一地震数据，以及获取(块176)指示通过深拖缆组120的地 震传感器得到的测量结果的第二地震数据。该技术170包括，按照块178，处理第一和第二 地震数据以执行对测量结果的3-D内插，包括针对内插的测量结果的较低频率，对第二地 震数据(即，通过在深拖缆组120上的地震传感器获得的数据)分配比第一地震数据(即， 通过在浅拖缆组110上的地震传感器获得的数据)更多的权重。注意，根据本发明的特定实施例，该技术还可以包括针对内插的测量结果的较高 频率相对于第二地震数据加权第一地震数据。因此，很多改变是可预期的并且在随附的权 利要求的范围内。根据本发明的一些实施例，对测量结果的内插可以包括确定内插函数(压力、质 点速度等)的基函数.如下面更详细说明的，每个基函数具有通过针对针对由第一和第二 地震数据表示的函数的样本“误差过滤”该基函数而确定的参数(例如频率和幅值)。对于 较低的频率，由深拖缆组120提供的第二地震数据可以比由浅拖缆组110提供的第一地震 数据具有更重的权重，即，对于较低频率的基函数，第二地震数据可以具有比第一地震数据 更大的影响；而相反地，对于较高频率的基函数，根据本发明的一些实施例，第一地震数据 可以比第二地震数据具有更重的权重。根据本发明的特定实施例，许多不同的技术可以用于导出内插的测量结果。作为 非限制的示例，下面说明内插技术，其通过为线性地组合以形成函数的基函数确定参数来 导出内插函数。但是，根据本发明的其它实施例，可以使用内插技术(例如基于^n的内插 算法类型IV的技术，作为另一个非限制的示例)。
根据本发明的一些实施例，第一和第二地震数据可以通过控制在内插函数和地震 数据之间的误差拟合来“加权”。作为非限制的示例，可以确定的是，选择用于控制较低频率 的内插函数分量的参数，以确保对第二地震数据的拟合比对第一地震数据的拟合好9倍。 类似地，如果对于较高的频率，第一地震数据被加权得更多，那么选择用于控制较高频率的 内插函数分量的参数以确保对第一地震数据的拟合比对第二地震数据的拟合好9倍。出于非限制示例的目的，下面描述确定基函数的参数的迭代和非迭代内插技术。 这些技术中的每一个为特定的内插函数f(x)确定基函数参数。该函数f(x)可以例如是质 点运动测量结果(例如质点速度)或压力测量结果。概括而言，以下计论称为“f(x) ”(对于此处公开的具体应用，其为压力波场)的函 数的横测线内插。通常，函数f(X)可以由J个正弦波的和来表示，所述正弦波具有幅值Ap 波数、相位灼，如下J
权利要求
1.一种方法，包括获得指示由第一组拖曳拖缆的地震传感器获得的地震测量结果的第一数据； 获得指示由第二组拖曳拖缆的地震传感器获得的地震测量结果的第二数据，所述第二 组拖曳拖缆在比所述第一组拖曳拖缆更深的拖曳深度拖曳；以及根据第一和第二数据内插多个位置处的地震测量结果，包括针对内插的地震测量结果 的较低频率，对第二数据分配比第一数据更多的权重。
2.根据权利要求1的方法，其中所述位置包括在第一组拖曳拖缆上的传感器位置。
3.根据权利要求1的方法，其中内插步骤包括执行三维内插。
4.根据权利要求1的方法，其中内插步骤包括执行二维内插。
5.根据权利要求1的方法，其中内插步骤进一步包括针对内插的地震测量结果的较高 频率，对第一数据分配比第二数据更多的权重。
6.根据权利要求1的方法，其中所述第一和第二组拖曳拖缆的地震传感器包括水下测 首器。
7.根据权利要求1的方法，其中所述较低频率包括低于大约7.5赫兹的频率。
8.根据权利要求1的方法，其中所述第一组拖缆包括大体上在第一平面内被拖曳的第一拖缆， 所述第二组拖缆包括大体上在第二平面内被拖曳的第二拖缆， 所述第一拖缆具有相关联的第一拖缆间距， 所述第二拖缆具有相关联的第二拖缆间距，并且 所述第二拖缆间距比第一拖缆间距更大。
9.根据权利要求8的方法，其中所述第二拖缆间距是第一拖缆间距的大约三倍。
10.根据权利要求8的方法，其中所述第二平面是第一平面大约5倍深。
11.根据权利要求1的方法，其中所述内插包括对内插的地震测量结果建模以使得 水-空气界面具有零压力。
12.根据权利要求1的方法，进一步包括应用保形映射以将位置转换到水_空气界面是平的空间中； 执行内插；以及 在内插后执行反向保形映射。
13.根据权利要求12的方法，进一步包括在反向保形映射之后，对内插的测量结果应用风大浪急海面的反虚反射。
14.一种系统，包括接口，所述接口接收指示由第一组拖曳拖缆的地震传感器获得的地震测量结果的第一 数据，并接收指示由第二组拖曳拖缆的地震传感器获得的地震测量结果的第二数据，所述 第二组拖曳拖缆在比所述第一组拖曳拖缆更深的拖曳深度拖曳；以及 处理器，根据如权利要求1-13所述的方法处理数据。
15.一种包括存储指令的计算机可读存储媒介的物品，当所述指令被基于处理器的系 统执行时，使得所述基于处理器的系统执行如权利要求1-13所述的方法。
全文摘要
一种技术，包括获得指示由第一组拖曳拖缆的地震传感器获得的地震测量结果的第一数据，并获得指示由第二组拖曳拖缆的地震传感器获得的地震测量结果的第二数据。所述第二组拖曳拖缆在比所述第一组拖曳拖缆更深的深度拖曳。所述技术包括根据第一和第二数据内插地震测量结果。所述内插包括针对内插的地震测量结果的较低频率，对第二数据分配比第一数据更多的权重。
文档编号G01V1/02GK102047146SQ200980119933
公开日2011年5月4日 申请日期2009年3月27日 优先权日2008年3月31日
发明者E·穆泽特, J·O·A·罗伯特森 申请人:格库技术有限公司