用于海洋勘测中使同时源的点火时间随机化的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及用于海洋勘测中使同时源的点火时间随机化的系统和方法。描述了用于在同时源采集中使其中多个源被点火的次序随机化的计算系统和方法。在一方面，针对海洋勘测时间线的每个发射间隔生成伪随机移位的时间延迟。每个经移位的时间延迟被分配给所述源之一。基于经移位的时间延迟在每个发射间隔内将所述源点火。
【专利说明】:型之间的每个界面处，部分声波被传输，并。在船后面拖曳的拖缆是细长的类电缆结专感器，其检测与被从地层反射回到水中的用常规的地震数据采集，由接收机生成个源发出。在同时源采集中，在称为“发射存火，并且所记录的地震数据不能被视为从发出。处理方法应将这些重叠记录考虑在[录数据分离，并且针对所有集合，能够假设1同时源采集的接收机所生成的地震数据中采集系统的顶视图和侧视图。
辟九迹和海洋勘测时间线。
6(0时间延迟的示例的直方图。
知勺表示。匕所述方法和系统使发射间隔内的多个源0被点火，并且将任何两个连续源点火之间成并在有限时间段内记录的数据视为来自有助于由相同的接收机集在有限时间段内接收机数据，其中，来自不同源的所记录的I数据的时间和/或增加在褶皱(作“)、方分离，使得获得单源数据集合，如同根本不I分离”，其受益于随机地将多个源点火。在，并且接收机数据与主源的点火时间对准，同偏移域。理想地，用于多个源的随机化的I:将干扰且看起来不相干，而来自主源的接护相干滤波而在时间上将各源分离的方法。策略可导致在由接收机所生成的地震数据数量的发射间隔内用于任何同时源中的两和S5，并且勘测船104拖曳源S6、S7和S8。不同的勘测设计要求勘测船之间的源的各种不同数量和分布，所述勘测船也可在数量方面改变。在图1A中，勘测船104还拖曳位于水体中的六个单独拖缆106-111。在本示例中，每个拖缆在其一端处经由拖缆数据传输电缆附着于勘测船104。拖缆106-111相对于水体的自表面形成平面水平接收机采集表面。然而，在实践中，接收机采集表面可能由于活动的海流和天气条件而平滑地改变。换言之，虽然拖缆106-111被示为是笔直的，但在实践中，被拖曳的拖缆可由于拖缆被浸没在其中的水体的动态条件而波动。应注意的是接收机采集表面不限于具有相对于自由面112的水平定向。可在使接收机采集表面以相对于自由面112的一定角度定向的深度处拖曳拖缆，或者使得一个或多个拖缆在不同的深度处被拖曳。还应注意的是接收机采集表面不限于六个拖缆。在实践中，接收机采集表面能够由少至一个拖缆至多达20个或更多拖缆组成。某些实施例包括被勘测船101 —104中的一个或多个拖曳的一个或多个拖缆。
[0023]图1A包括具有标记为X、y和z的三个正交、空间坐标轴的笛卡尔坐标系的xy平面112且图1B包括Xz平面114。坐标系被用来规定水体内的定向和坐标位置。X方向规定平行于拖缆长度的方向上的点的位置，并称为“同轴”方向。y方向规定垂直于X轴且基本上平行于自由面的方向上的点的位置，并被称为“交叉线”方向。z方向规定垂直于xy平面(即，垂直于自由面)的点的位置，正z方向指向下方远离自由面。能够使用被附着于拖缆的深度测量设备在沿着拖缆的各种位置处估计自由面下面的拖缆深度。例如，深度测量设备能够测量流体静压(hydrostatic pressure)或利用声学距离测量。深度测量设备能够集成于诸如扫雷器(paravane)或扫雷具展开器(water kite)之类的深度控制器,所述深度控制器控制当拖缆被拖曳通过水体时拖缆的深度和位置。深度测量设备通常沿着每个拖缆以约300米间隔放置。应该注意的是，在其他实施例中，能够使用被附着于拖缆106-111的浮标来维持拖缆在自由面之下的定向和深度。
[0024]在图1A中，阴影矩形116表示沿着每个拖缆的长度间隔开的接收机或传感器。拖缆106-111是包含将接收机116连接到装在勘测船104上的地震采集装置的功率和数据传输线的长电缆。在一个类型的勘测地震学中，每个接收机是多部件传感器，其包括均通过检测质点运动、速度或加速度来检测随时间推移的水体内的位移的一个或多个地震检波器以及检测随时间推移的水压的变化的水听器。拖缆106-111和勘测船101-104包括精密传感电子装置和数据处理设施，其允许使来自每个接收机的测量结果与自由面上的绝对位置和相对于任意三维坐标系的绝对三维位置相关。
[0025]源S1-S8均由悬挂于自由面下方的浮筒的一个或多个源元件(诸如水枪、气枪或海洋振动器)组成。能够以不同的室体积来选择气枪和水枪，并以特定方式布置在阵列内以生成所得到的声脉冲。可在阶梯函数(st印funct1n)模式中使用海洋振动器以生成所得到的声脉冲。在其他实施例中，源S1-S8可以是电磁(“EM”)场源。EM场源包括位于电缆的相对末端处的两个源电极以形成经由源引入电缆而连接到勘测船的电双极传输天线。能够水平地或垂直地布置EM场源电极和电缆。图1B示出了在自由面118下面和地层120上面拖曳源S1-S8的勘测船101-104的侧视图。为了方便起见而省略了被勘测船102-104拖曳的拖缆106-111。曲线122表示位于地层120之上的水体的底部处的固体表面。地层120由沉淀物和岩石的许多地下层组成。曲线124、126和128表示不同组成的地下层之间的界面。在顶部处以曲线132且在底部处以曲线134为界的阴影区130表示富含碳氢化月向被勘测船104拖曳的拖缆9 (未示出〈在固体表面122上或接近于固体表面122匕或非常接近于该界面的点(诸如点140和3和拖缆的二次波而产生称为“接收机伴随士间范围内的不同时间发射。固体表面120140和142)更快速地接收对应于初始声脉:表面122上的点比固体表面122上的位于20内的各种点发射二次和高次波的时间与I由其他源32-38所生成的声脉冲向外扩展泛的声脉冲相同的方式与地层120相交互。及在不同压力下的相同材料内以不同的速次波场的行进时间是与源104的距离以及I数。另外，二次扩展波前可随着波前穿过泛而改变。响应于主波场而从地层120内发1括关于地层120的形状、尺寸以及形状特点火的发射间隔，并且双头方向箭头210表间隔206-208可具有约1秒的持续时间，并艮集系统行进了船轨迹202时，源31-38在.源31-38在等待时段期间不被点火。用于I输出的波场中的时间重叠。源31-38的伪丨中的每一个点火。随机化点火时间延迟避-对源31-38的点火时间延迟的随机分布的中子时间延迟的示例的直方图。垂直轴3021000晕秒(即，1秒)范围的发射间隔的不1阴影条所表示的时间延迟被点火。用随机户时间延迟。还应注意的是，发射间隔中的数更近。每个时间延迟的持续时间对应于如，源31被分配如条306的长度所表示的勺长度所表示的72608的时间延迟。结果，
,并且每个时间延迟被称为“随机种子时间通过向源S1-S8的随机种子时间延迟添加伪随机选择的时移来确定其中发射间隔中源
S1-S8被点火的伪随机化次序。现在参考图5-12来描述用于伪随机地选择其中发射间隔中源S1-S8被点火的次序的方法。用发射间隔的持续时间除以算子长度，其可以是其中由接收机所生成的数据被滤波为了相干性的本地数据窗的长度。由于地震数据是以轨迹的方式生成的，所以能够在域中的轨迹的数量方面定义算子长度。例如，为了确定针对轨迹X的滤波器结果，从轨迹x-4直至轨迹x+4定义本地数据窗的示例。根据位于本地数据窗内的这9个轨迹，针对轨迹X确定滤波器结果。因此，对于全集合中的每个轨迹而言，用9个轨迹的算子长度从相干性滤波器来确定滤波器输出。在下面描述的示例中，发射间隔的持续时间是0-1000 ms，其被除以20个轨迹的算子长度。在实践中，算子长度能够是任何期望数量的轨迹。结果，发射间隔被分成20个子时间间隔，称为“持续时间组”，其中，每个持续时间组是约50 ms的持续时间。图5A示出了用gm来表示每个持续时间组的情况下的被划分成20个持续时间组的从0-1000 ms的发射间隔，其中，m = 1,2,3, ?.,2.0是持续时间组索引。图5B示出了 20个持续时间组的列表和与20个持续时间组中的每一个相关联的时间间隔。应注意的是，对于本示例而言，持续时间组的数量与数据窗的算子长度中的轨迹数量的比是一比一，其可适合于源-接收机或共同偏移(common-offset)域。
[0034]在已形成持续时间组之后，使用伪随机化将持续时间组按照随机次序放置。图6示出了用方向箭头602表示的方向上的图5A中所示的20个持续时间组的随机次序。例如，持续时间组g7被随机地选作第一持续时间组，持续时间组gl2被随机地选作第二持续时间组等等，持续时间组gl7被随机地选作最后的持续时间组。然后持续时间组被布置在循环调度表中，如图7中所表示。图7示出了具有图6中所示的随机排序的持续时间组的具有以顺时针方式标记的20个规律间隔圆点的圆702。例如，在图6中所显示的伪随机排列的持续时间组中用前三个持续时间组g7、gl2以及g5来识别圆点706-708，并且在图6中的伪随机排列的持续时间组中用最后持续时间组gl7来识别圆点710。
[0035]图7中所示的伪随机排列的持续时间组的循环调度表和图4中所示的随机种子组合地被用来如下确定海洋勘测时间线中的每个发射间隔中的用于源S1-S8的随机点火序列。对于海洋勘测时间线中的第一发射间隔而言，识别随机种子中的最短时间延迟，并识别该最短时间延迟落在其中的持续时间组。例如，图3和4中所表示的随机种子显示源SI被分配落在持续时间组g3内的125ms的最短时间延迟，如图5B中所示的持续时间组子时间间隔的列表所指示。结果，在第一发射间隔中将源S1-S8点火在图7中所示的循环调度表中开始于持续时间组g3。在图7中，用带圆圈数字1、2和3来识别分配给前三个发射间隔的持续时间组，其中用带圆圈数字I来标记持续时间组g3以指示持续时间组g3包含具有最短时间延迟的源。
[0036]在第一发射间隔开始时，根据随机种子时间延迟将源S1-S8点火。图8示出了海洋勘测时间线204，其中第一发射间隔206被扩展以显示其中源S1-S8被点火的序列的情况。在本示例中，在发射间隔206开始之后根据随机种子时间延迟将源S1-S8点火。例如，在发射间隔开始之后125ms将源SI点火,后面是在发射间隔开始之后212ms将源S7点火，并且根据随机种子时间延迟将源S4、S2、S6、S5和S8点火，直至在发射间隔开始之后920ms将源S3点火。在源S1-S8已被点火之后，将源重置，并且当发射间隔在100ms处到期时，在第二发射间隔207开始之前允许等待时段通过。曰」延迟加上6001118广生大十10001118的经栘里过减去发射间隔的持续时间(这在维持发欠回到发射间隔中)来校正大于发射间隔的续时间的经移位的时间延迟被“缠绕”回发京82具有被移位至10201118 (即，420 + 600；的经移位的时间延迟大于10001118，所以通I！经移位的时间延迟卷绕回发射间隔中。
1'间刻度盘402和404对用于第二发射间隔:经移位的时间延迟分配给源31-38等效于8，如方向箭头902所表示的。能够使用相:联的标记的位置来分配用于第二发射间隔；904识别的外时间刻度盘404的区域内的曼射间隔开始时，根据其被分配的经移位的
1第一和第二发射间隔206和207被扩展以曼射间隔207中，在发射间隔207开始之后穿、火，如在图9中的外时间刻度盘404上所随机选择时间延迟q是持续时间组gl中的25ms。用于源SI的所选的时间延迟q = 25 ms与用于源SI的随机种子时间延迟之间的差是-100 ms (BP,25 - 125 ms)。通过将差-100ms与用于上文参考图3所述的源S2-S8的每个随机种子时间延迟相加来计算用于剩余源
S2-S8的经移位的时间延迟。例如，用于源S7和S4的经移位的时间延迟分别是112ms(即，212 - 100 ms)和 202ms (302 - 100 ms)。
[0041]图11示出了使用上文参考图4所述的时间刻度盘402和404对用于第三发射间隔208的源S1-S8的时间延迟进行移位的示例。将经移位的时间延迟分配给源S1-S8等效于使外时间刻度盘404在逆时针方向上旋转-100ms，如方向箭头1102所表示的。能够使用相对于内刻度盘402的与源S1-S8中的每一个相关联的标记的位置来将经移位的时间延迟分配给源S1-S8用于第三发射间隔208。在第三发射间隔208开始时，根据图11中所表示的其被分配的经移位的时间延迟来将源S1-S8点火。
[0042]图12示出了海洋勘测时间线204，其中第一、第二和第三发射间隔206-208被扩展以显示其中每个发射间隔源S1-S8被点火的时间序列。在第三发射间隔208中，在发射间隔208开始之后根据其被分配的经移位的时间延迟将源S1-S8点火。经移位的时间延迟在图9中的外时间刻度盘404上表示。例如，源SI是在发射间隔开始之后25ms被点火的第一源，后面将源S7点火，其在发射间隔开始之后112ms被点火，并且源S4、S2、S6、S5、S8和S3根据图11中所表示的其关联的经移位的时间延迟被点火。
[0043]一般地，当发射间隔到期时，将源重置，并且在下一个发射间隔开始之前允许等待时段通过。该方法从循环调度表中选择下一个持续时间组gm，并且如下基于针对具有最短随机种子时间延迟的源所随机选择的时间延迟来对用于下一个发射间隔的时间延迟进行移位。让D表示发射间隔的长度，tm表示来自用于具有最短随机种子时间延迟的源的持续时间组gm的经移位的时间延迟，ts表示用于具有最短随机种子时间延迟的源的随机种子时间延迟，并且\表示用于第i同时源的随机种子时间延迟。能够用以下伪代码来执行对针对每个源的经移位的时间延迟的计算:
【权利要求】
1.一种用于激活被一个或多个勘测船所拖曳的多个源的方法，该方法包括: 生成时间延迟集； 将每个时间延迟分配给所述多个源之一； 针对海洋勘测时间线的每个发射间隔， 使时间延迟伪随机地移位以生成在发射间隔内被分配给所述多个源的经移位的时间延迟；以及 基于所分配的经移位的时间延迟在发射间隔内将所述多个源点火。
2.权利要求1的方法，其中，生成时间延迟集包括随机地生成在发射间隔的持续时间内的时间延迟。
3.权利要求1的方法，进一步包括: 将海洋勘测时间线的发射间隔的持续时间分成持续时间组集合；以及 针对海洋勘测时间线的每个发射间隔， 从所述持续时间组集合中伪随机地选择持续时间组；以及 通过基于所选的持续时间组和最短时间延迟来计算用于所述多个源的经移位的时间延迟而使时间延迟伪随机地移位。
4.权利要求3的方法，其中，将发射间隔的持续时间分成持续时间组集合包括基于持续时间组的数量与数据窗的算子长度中的轨迹的数量的比来确定持续时间组的数量，该比等于一或大于一。
5.权利要求3的方法，伪随机地选择持续时间组包括: 将所述集合中的持续时间组随机地布置成序列；以及 针对每个发射间隔，根据该序列来选择持续时间组。
6.权利要求3的方法，其中，计算用于所述多个源的经移位的时间延迟包括: 选择持续时间组中的时间延迟； 计算时间延迟与所选时间延迟之间的差；以及 将该差与所述多个源中的每一个的时间延迟相加以生成用于每个源的经移位的时间延迟。
7.权利要求6的方法，进一步包括当经移位的时间延迟大于发射间隔的持续时间时，从经移位的时间延迟中减去发射间隔的持续时间以生成发射间隔内卷绕的经移位时间延迟。
8.权利要求1的方法,进一步包括: 将所述多个源重置用于后续发射间隔；以及 允许等待时段在发射间隔之间经过。
9.权利要求1的方法，其中，基于经移位的时间延迟在发射间隔内将所述多个源点火包括以从最短经移位的时间延迟到最长经移位的时间延迟的次序将所述源点火。
10.权利要求1的方法，其中，每个源进一步包括气枪、水枪、海洋振动器或电磁场源。
11.一种用于在同时源采集中使其中多个源被点火的次序伪随机化的计算机系统，所述计算机系统包括: 一个或多个处理器； 一个或多个数据存储设备；以及例程，被存储于所述一个或多个数据存储设备中的一个或多个中并被所述一个或多个处理器所执行，所述例程针对: 生成时间延迟集； 将每个时间延迟分配给被一个或多个海洋勘测船所拖曳的多个源之一； 针对海洋勘测时间线的每个发射间隔， 使时间延迟伪随机地移位以生成发射间隔内被分配给所述多个源的经移位的时间延迟；以及 基于所分配的经移位的时间延迟在发射间隔内将所述多个源点火。
12.权利要求11的系统，其中，生成时间延迟集包括随机地生成在发射间隔的持续时间内的时间延迟。
13.权利要求11的系统，进一步包括: 将海洋勘测时间线的发射间隔的持续时间分成持续时间组集合；以及 针对海洋勘测时间线的每个发射间隔， 从所述持续时间组集合中伪随机地选择持续时间组；以及 通过基于所选的持续时间组和最短时间延迟来计算用于所述多个源的经移位的时间延迟而使时间延迟伪随机地移位。
14.权利要求13的系统，其中，将发射间隔的持续时间分成持续时间组包括基于持续时间组的数量与数据窗的算子长度中的轨迹的数量的比来确定持续时间组的数量，该比等于一或大于一。
15.权利要求13的系统，伪随机地选择持续时间组包括: 将所述集合中的持续时间组随机地布置成序列；以及 针对每个发射间隔，根据该序列来选择持续时间组。
16.权利要求13的系统，其中，计算用于所述多个源的经移位的时间延迟包括: 选择持续时间组中的时间延迟； 计算时间延迟与所选的时间延迟之间的差；以及 将该差与所述多个源中的每一个的时间延迟相加以生成用于每个源的经移位的时间延迟。
17.权利要求16的系统，进一步包括当经移位的时间延迟大于发射间隔的持续时间时，从经移位的时间延迟中减去发射间隔的持续时间以生成发射间隔内的卷绕的经移位时间延迟。
18.权利要求11的系统，进一步包括: 将所述多个源重置用于后续发射间隔；以及 允许等待时段在发射间隔之间经过。
19.权利要求11的系统，其中，基于经移位的时间延迟在发射间隔内将所述多个源点火包括以从最短经移位的时间延迟到最长经移位的时间延迟的次序将所述源点火。
20.权利要求11的系统，进一步包括将经移位的时间延迟存储在所述一个或多个数据存储设备中。
21.权利要求11的系统，其中，每个源进一步包括气枪、水枪、海洋振动器或电磁场源。
22.—种其上编码有机器可读指令的计算机可读介质，所述机器可读指令用于使计算机系统的一个或多个处理器能够执行以下操作 生成时间延迟集； 将每个时间延迟分配给被一个或多个海洋勘测船所拖曳的两个或更多源之一； 生成用于海洋勘测时间线的每个发射间隔的伪随机移位的时间延迟，每个经移位的时间延迟被分配给一个或两个或更多源；以及 基于所分配的经移位的时间延迟而在每个发射间隔内将所述两个或更多源点火。
23.权利要求22的介质，进一步包括: 将海洋勘测时间线的发射间隔的持续时间分成持续时间组集合；以及 针对海洋勘测时间线的每个发射间隔， 从所述持续时间组集合中伪随机地选择持续时间组；以及 通过基于所选的持续时间组和最短时间延迟来计算用于所述源的经移位的时间延迟而生成伪随机移位的时间延迟。
24.权利要求23的介质，其中，将发射间隔的持续时间分成持续时间组包括基于持续时间组的数量与数据窗的算子长度中的轨迹的数量的比来确定持续时间组的数量，该比等于一或大于一。
25.权利要求23的 介质，伪随机地选择持续时间组包括: 将所述集合中的持续时间组随机地布置成序列；以及 针对每个发射间隔，根据该序列来选择持续时间组。
26.权利要求23的介质，其中，计算用于所述源的经移位的时间延迟包括: 选择持续时间组中的时间延迟； 计算时间延迟与所选的时间延迟之间的差；以及 将该差与每个源的时间延迟相加以生成用于每个源的经移位的时间延迟。
27.权利要求26的介质，进一步包括当经移位的时间延迟大于发射间隔的持续时间时，从经移位的时间延迟中减去发射间隔的持续时间以生成发射间隔内卷绕的经移位时间延迟。
28.权利要求23的介质，进一步包括: 将所述两个或更多源重置用于后续发射间隔；以及 允许等待时段在发射间隔之间经过。
29.权利要求23的介质，其中，基于经移位的时间延迟在发射间隔内将所述源点火包括以从最短经移位的时间延迟到最长经移位的时间延迟的次序将所述源点火。
30.权利要求22的介质，其中，每个源进一步包括气枪、水枪、海洋振动器或电磁场源。
31.一种海洋地震数据采集系统，包括: 多个源；以及 用于操作震源的计算机系统，包括: 一个或多个处理器； 一个或多个数据存储设备；以及 例程，被存储于所述一个或多个数据存储设备中的一个或多个中并被所述一个或多个处理器所执行，所述例程针对: 生成时间延迟集合；将每个时间延迟分配给所述多个源之一； 针对海洋勘测时间线的每个发射间隔， 使被分配给所述多个源的时间延迟伪随机地移位以生成发射间隔内经移位的时间延迟；以及 基于所分配 的经移位的时间延迟在发射间隔内将所述多个源点火。
32.权利要求31的系统，其中，生成时间延迟集合包括随机地生成在发射间隔的持续时间内的时间延迟。
33.权利要求31的系统，进一步包括: 将海洋勘测时间线的发射间隔的持续时间分成持续时间组集合；以及 针对海洋勘测时间线的每个发射间隔， 从所述持续时间组集合中伪随机地选择持续时间组；以及 通过基于所述持续时间组和最短时间延迟来计算用于所述多个源的经移位的时间延迟而使时间延迟伪随机地移位。
34.权利要求31的系统，其中，将发射间隔的持续时间分成持续时间组集合包括基于持续时间组的数量与数据窗的算子长度中的轨迹的数量的比来确定持续时间组的数量，该比等于一或大于一。
35.权利要求31的系统，伪随机地选择持续时间组包括: 将所述集合中的持续时间组随机地布置成序列；以及 针对每个发射间隔，根据该序列来选择持续时间组。
36.权利要求31的系统，其中，计算用于所述源的经移位的时间延迟包括: 选择持续时间组中的时间延迟； 计算时间延迟与所选的时间延迟之间的差；以及 将该差与所述多个源中的每一个的时间延迟相加以生成用于每个源的经移位的时间延迟。
37.权利要求36的系统，进一步包括当经移位的时间延迟大于发射间隔的持续时间时，从经移位的时间延迟中减去发射间隔的持续时间以生成发射间隔内卷绕的经移位时间延迟。
38.权利要求36的系统，进一步包括: 将所述源重置用于后续发射间隔；以及 允许等待时段在发射间隔之间经过。
39.权利要求31的系统，其中，基于经移位的时间延迟在发射间隔内将所述源点火包括以从最短经移位的时间延迟到最长经移位的时间延迟的次序将所述源点火。
40.权利要求31的系统，进一步包括将经移位的时间延迟存储在所述一个或多个数据存储设备中。
41.权利要求31的系统，其中，每个源进一步包括气枪、水枪、海洋振动器或电磁场源。
【文档编号】G01V1/08GK104049276SQ201410094417
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】R.G.范博尔塞伦, R.H.巴德曼 申请人:Pgs 地球物理公司