同步可控震源采集的相位调制及噪声最小化的制作方法
【专利摘要】本发明的一个实施例包括同步驱动信号，所述信号各自的相位角偏移在同步扫描的部分或(全部)持续时间内变化。本文讨论了其他的实施例。
【专利说明】同步可控震源采集的相位调制及噪声最小化
【背景技术】
[0001] 在使用同步震动技术的地震勘探中，采用一系列地震能量源（例如可控震源）以 向地下传送地震信号。部分这些信号从地下地层间的交界面被反射和/或在地层内部折射 返回地表，在此它们通过一个或多个接收器被探测到。信号从一个特定的可控震源传播到 达一个特定的接收器所需要的时间，给出了信号在所述可控震源和所述接收器之间行程长 度的指标，由此可以推测得到地质构造结构。
[0002] 对于同步震动技术，可控震源从多个源位置一起同时将能量赋予到地球内部。从 而，每一个接收器探测被整个系列的可控震源发射出的经折射和反射的能量。（顺便提及， "同步"扫描必须包括各次扫描间的重叠。所述扫描可以是或可以不是同时开始和/或结 束，只要各次扫描之间有部分重叠即可。）各接收器记录的数据必须然后被处理，以便可以 将每个单独可控震源产生的信号分离出来。
[0003] 所述分离可以如此完成，S卩，每个可控震源执行多次"扫描"或"发射"，其中由各可 控震源发射的各信号间的相对相位在各可控震源之间和多次发射之间变化（尽管所述相 对相位在各次扫描的持续时间内保持不变）。这可以通过两个可控震源同时操作两次的例 子示出。如果它们在第一次扫描时相互同相的操作，而在第二次扫描的持续时间内180°异 相，所述接收器将会记录到两个信号（即，在第二次扫描的持续时间内，两个可控震源驱动 信号间的"相对相位角"是180°异相）。（顺便提及，所有四次所述扫描可以通过"驱动信 号"或"控制信号"在相同幅度下使用扫频被驱动，所述扫频可能具有锥形端，因为所述幅度 必须在开始时上升而在结束时下降。所述控制信号可以以低频开始并在高频结束，并且所 述频率可以相对于时间线性增加。）合成的记录信号可以被加在一起以确定从第一个可控 震源到达的信号，或者被去除以确定从第二个可控震源到达的信号。
[0004] 虽然信号分离在近年来已经改善了，然而噪声最小化和信号分离仍然可以被改 进，以更好地定位感兴趣的地下区域。
【专利附图】
【附图说明】
[0005] 从所附的权利要求、下文一个或多个示例性实施例的详细描述、以及对应的附图， 本发明实施例的特征和优势将变得明显。其中
[0006] 图1包括对于2 X 2震动源矩阵相对于相位的叠加和总体信噪比（S/N)。
[0007] 图2包括对于2X2矩阵作为相位的函数的最大和最小噪声。
[0008] 图3包括在2X 2矩阵中对于三个相位值的噪声频谱。
[0009] 图4包括对于目标函数相对于截止频率的最佳相位。
[0010] 图5包括对于目标函数相对于截止频率的矩阵相位。
[0011] 图6包括对于不同组的最优角度（3X3矩阵）的噪声空间频谱，具有目标函数E2。
[0012] 图7包括对于不同组的最优角度（3X3矩阵）的噪声空间频谱，具有目标函数E1。
[0013] 图8包括利用本发明的不同实施例进行操作的系统。
【具体实施方式】
[0014] 在下面的描述中，提出许多具体细节，但是即使没有这些具体细节也可实施本发 明的实施例。没有详细示出公知的电路、结构和技术，以免影响对本描述的理解。"一个实 施例"、"多个实施例"等表示这样描述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但是并不一 定每一个实施例都包括所述特定特征、结构或特性。一些实施例可具有部分、全部或者没有 对于其它实施例所述的特征。"第一"、"第二"、"第三"等描述共同对象，并且表示涉及相似 对象的不同实例。这种形容词不是暗示这样描述的对象必须按照给定顺序，无论是时间、空 间上、按照等级还是按照任何其它方式。"连接"可表示元件相互进行直接物理或电接触， 以及"耦合"可表示元件相互协作或者交互，但是它们可以或者可以不进行直接物理或电接 触。另外，虽然相似或相同标号可在不同附图中用于标明相同或相似部件，但是这样做并不 表示包括相似或相同标号的所有附图构成单个或者相同实施例。
[0015] 如上文提及的，在传统的同步可控震源采集中，不同可控震源控制信号间的相对 相位角在整个扫描持续时间内保持不变。然而，本发明的一个实施例包括同步驱动信号，其 相对相位角补偿值在同步扫描的部分（或持续时间）内变化。
[0016] 例如，对于传统的同步可控震源采集，多个可控震源通过控制机构扫描过一系列 频率，所述控制机构力图保持不同可控震源间恒定的相对相位。考虑两个可控震源VI和 V2,其具有企图维持地面力F1和F2的控制器。两个地面力的傅立叶变换是Π 和f2。根据 传统方法，Π 和f2的比率随频率是恒定的。（顺便提及，虽然控制量不必然是地面力，控制 参数的比率也随频率恒定。）然而，在一个实施例中，多个可控震源的所述控制参数的相对 相位（即"相位偏移"）被控制为随频率变化。例如，用相位驱动两个可控震源，所述相位的 控制参数（例如，地面力）遵循下面的设计轨迹：
【权利要求】
1. 一种方法，包括： 以彼此间具有相对相位偏移的方式同步执行第一和第二地震扫描； 其中所述相位偏移在所述同步扫描过程中变化。
2. 如权利要求1所述的方法，包括： 确定第一扫描的第一相位，以及第二扫描的第二和第三相位；以及 以所述第一相位执行所述第一扫描，同时以所述第二相位同步执行所述第二扫描，并 且然后，当所述第一扫描仍然在被执行时，以所述第三相位同步执行所述第二扫描。
3. 如权利要求2所述的方法，包括从预先存在的矩阵选择所述第二和第三相位。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，所述相位偏移在所述同步扫描过程中基于用于所 述第一和第二扫描之一的频率而变化。
5. 如权利要求4所述的方法，其中，在执行所述第一和第二扫描时，所述第一和第二扫 描各自的振幅被保持相对稳定。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，对于所述同步扫描的至少一部分，所述相位偏移以 恒定的变化率变化。
7. 如权利要求1所述的方法，包括以彼此间具有附加的相对相位偏移的方式同步执行 第一扫描和第三地震扫描，其中所述附加的相位偏移在第一和第三扫描的同步扫描过程中 变化。
8. 如权利要求1所述的方法，包括以彼此同相位的方式同步执行第一扫描和第三地震 扫描。
9. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一扫描包括升频扫描和降频扫描之一，并且 所述第二扫描包括升频扫描和降频扫描之一。
10. 如权利要求1所述的方法，包括，在执行所述第一和第二扫描以产生地震数据以 后，对应于多个相位偏移值分析所述地震数据。
11. 如权利要求1所述的方法，包括： 确定分别用于所述第一和第二扫描的第一和第二地震源驱动信号： 其中，（a)第一驱动信号基于
(b)第二驱动信号基于
1 (c) Θ (t)是当所述第一和 第二扫描被同步执行时变化的相位角，（d) Φ是每一扫描各自的频率变化率，&是每一扫描 各自的起始频率，并且W是平滑函数。
12. 如权利要求1所述的方法，包括： 确定所述第一扫描的第一相位，以及所述第二扫描的第二和第三相位； 以所述第一相位执行所述第一扫描，同时以所述第二相位同步执行所述第二扫描，并 且然后，当所述第一扫描仍然在被执行时，以所述第三相位同步执行所述第二扫描；并且 在执行所述第一和第二扫描之后，在基本上与所述第一和第二扫描相同的位置执行第 三和第四扫描，其中所述第三和第四扫描之间的相位变化不同于所述第一和第二扫描之间 的相位变化。
13. 如权利要求1所述的方法，包括： 记录对所述第一和第二扫描的响应；并且 将所述响应分离成对所述第一扫描的第一响应的第一近似，以及对所述第二扫描的第 二响应的第二近似。
14. 一种物品，包括存储有指令的非易失性介质，所述指令能够使基于处理器的系统： 确定第一和第二驱动信号，所述第一和第二驱动信号被配置为以彼此间具有相对相位 偏移的方式驱动同步的第一和第二地震扫描， 其中所述相位偏移在所述同步扫描过程中变化。
15. 如权利要求14所述的物品，存储有指令，所述指令能够使所述系统： 确定第一扫描的第一相位，以及第二扫描的第二和第三相位； 其中所述驱动信号被用于以所述第一相位驱动所述第一扫描，同时以所述第二相位同 步驱动所述第二扫描，并且然后，当所述第一扫描仍然在被执行时，以所述第三相位同步驱 动所述第二扫描。
16. 如权利要求14所述的物品，其中所述相位偏移在所述同步扫描过程中基于用于所 述第一和第二扫描之一的频率而变化。
17. 如权利要求14所述的物品，其中对于所述同步扫描的至少一部分，所述相位偏移 以恒定的变化率变化。
18. 如权利要求14所述的物品，其中所述驱动信号被用于以彼此同相位的方式同步驱 动第一扫描和第三地震扫描。
19. 一种系统，包括： 存储器；以及 处理器，其耦合到所述存储器，以确定第一和第二驱动信号，所述第一和第二驱动信号 被配置为以彼此间具有相对相位偏移的方式驱动同步的第一和第二地震扫描； 其中所述相位偏移在所述同步扫描过程中变化。
20. 如权利要求19所述的系统，其中所述处理器用于： 确定第一扫描的第一相位，以及第二扫描的第二和第三相位；并且 其中所述驱动信号用于以所述第一相位驱动所述第一扫描，同时以所述第二相位同步 驱动所述第二扫描，并且然后，当所述第一扫描仍然在被执行时，以所述第三相位同步驱动 所述第二扫描。
21. 如权利要求19所述的系统，其中所述相位偏移在所述同步扫描过程中基于用于所 述第一和第二扫描之一的频率而变化。
22. 如权利要求19所述的系统，其中对于所述同步扫描的至少一部分，所述相位偏移 以恒定的变化率变化。
【文档编号】G01V1/02GK104115033SQ201380009625
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年2月15日 优先权日:2012年2月15日
【发明者】B·P·杰弗里斯 申请人:格库技术有限公司