专利名称：处理多元地震数据的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及地震信号处理领域，更具体地说，本发明涉及对在多元探测器(又称为地震检波器)定向中涉及的关键点的处理。
在地震信号处理领域，需要对剪力(S-波)和压力(P-波)数据进行分析。例如，已经发现S-波以与P-波不同的回应方式对一些碳氢化合物结构回应。P-波可对含水而没有钻井价值的结构以及含碳氢化合物的结构有强烈反应。另一方面，S-波可象P-波一样对一些含水结构进行强烈反应，但是对一些含碳氢化合物的结构反应不强烈。这样，对给定结构呈现的S-波和P-波进行的比较可帮助确定是否钻孔。
另外，一些S-波对某种结构的反射与另外呈现岩石特性的结构显示的不同，这是解译员(INTERPRETER)所感兴趣的。这样解译员需要对不同类型以及在不同定向角的S-波图象进行比较。有许多对本领域技术人员来说是公知的差异。例如，参见1981年探测地球物理学会第51次年度国际会议的“扩大摘要”第1991-2011页的J.P.DiSiena、J.E.Gaiser和D.Corrigan的“三元垂直地震曲线用于剪力波分析的水平元定向”、1991年探测地球物理学会的R.H.Tatham和M.D.McCormack的“在石油探测中的多元地震学”、1996年探测地球物理学会第66次年度国际会议的“扩大摘要”第1563-1566页J.F.Arestad,R.Windels及T.L.Davis的“Canada Joffre Field Alberta的三维剪力波数据的方位角分析”、1997年探测地球物理学会第67次年度国际会议“扩大摘要”第1199-1202页P.J.Fowler和A.R.Jackson的“三维转换波处理的挑战”、1997年探测地球物理学会第67次年度国际会议“扩大摘要”第1206-1209页R.R.VanDok,J.E.Gaiser,A.R.Jackson以及H.B.Lynn的“三维转换波的处理风蚀河流盆地史例”及其引用的文献，所有这些在这里均被参照地引用。
探测S-波的一种方法是利用所谓的“多元”探测器。这些地震检波器具有定向的传感器，以接收来自两个水平方向(同轴和正交)和一个竖直方向的地震信号。在理论上，沿同轴的轴线正方向移动的信号将在同轴的地震检波器元上产生正响应。正交元对该信号根本不响应，竖直元也不响应。同样，沿正交轴线移动的信号在正交的地震检波器元上产生响应，而不是在另外两个元上产生。当然，大多数信号与正交和同轴方向成角度移动，这些信号产生正交和同轴元，其幅值取决于信号到元上的入射角。这点在3D(三维)勘测中特别正确，其中发射源与接收线缆不同轴。
例如，参见
图1，该图示出了3D多元勘测的简化实例，其中在一个接收器R周围有几个发射源S1-S8。如图所示，接收器R的水平元H1和H2对于每个发射源S1-S8定向是不同的。图1仅仅是示意性的。当然真正的3D几何形状更复杂。图2示出了在图1的地震检波器的两个水平元上记录的典型合成数据。每个发射源产生成指数规律的渐渐衰减正弦波，该波的初始振幅为一，粒子运动方向处于地震检波器发射源平面上。从这些16条轨迹上可以看出，振幅和极性随着轨迹的不同而变化。这样，振幅和极性必须在进行任何进一步处理前调整。为了进行正确的调整，必须有地震检波器水平元定向的知识；同时确定该定向需要有简单和有效的方法。
解译员提出需要至少两个方向(径向和横向)上的数据图象。由于从特定元上记录数据的振幅取决于信号到元接收方向上的入射角，于是数据必须对在水平元定向上的变化进行修正。
在勘测中对多元接收器线缆的定位过程中，理想上，同轴定向都是已知的，正交方向上同样也是已知的。这在考虑线缆布局的陆地勘测中还有点实际。在海洋“拖动部署”勘测中也有可能，其中线缆在布置后以特定方向拖动。然而，在接收器线缆不拖动的海底勘测(“OBS”)中，以及在地震检波器位于井孔内的竖直地震勘测中，由于在布置过程中发生扭曲或盘旋，定向更是随机的，或者可能是相反的。另外，甚至在定向基本上已知时，这种在陆地和拖动部署勘测中，定向也不是精确的，在任何两个接收器之间存在有百分之十的差另。这样就需要确定多元接收器的定向。参见1981年探测地球物理学会年会论文DiSiena等人的“三元垂直地震曲线用于剪力波分析的水平元定向”(在这里也被参照地引用)。
在定向确定方面较早的尝试包括在上面提到的1981年DiSiena论文描述的“矢端曲线”方法，其中同轴元的振幅对着正交元振幅绘制出。直线于是和给出元方向的最后一组点较好地吻合。然而，却发现这种处理很费时，不能确定波形的极性。正如上面讨论的，象非拖动OBS线缆或VSP部署中，其中元的定向是不知道的，这是一个严重的缺陷。
在1981年DiSiena论文中还描述了确定角度的另外的方法，其中是进行元的数学旋转，直到在其中一个元中能量最大为止。同样，这种处理也是费时、昂贵，不能给出需要的极性信息。
因此，确定接收器水平元的定向就需要一种简单、便宜和快速的方法。
本发明的目的是提供一种利用多元数据对地震信号处理的方法和系统。根据本发明的一个方面，根据数据以统计的方式确定元方向，该方式比以往方法更迅速、更经济，可对于极性差别进行修正。
根据本发明的一个方面，提供一种利用多元地震勘测数据来确定多元探测器方向的方法，其中把多速度元的第一元定位在第一方向，多速度元的第二元定位在第二方向，该方法包括确定勘测中第一元相对于第一发射源信号的定向角；确定勘测中第一元相对于第二发射源信号的定向角；及根据对第一元相对于第一发射源方向的确定以及根据对第一元相对于第二发射源方向的确定，指定第一元接收器的定向角。
根据另一个具体实施例，所述指定包括调整第一元相对于第二发射源信号的定向角的方向，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第二发射源和接收器间直线之间的角度差，于是确定了第一元相对于第二发射源的调整过的定向角；对调整过的定向角和第一元相对于第一发射源的角度进行统计比较；根据所述统计比较指定第一元接收器的定向角，其中所述统计比较包括对调整过的定向角和第一元相对于第一发射源信号的角度进行平均运算。
根据可选择的更具体的实施例，附加的步骤包括确定第一元相对于勘测中第三发射源信号的定向角，同时对第一元的接收器定向角的指定还取决于对所述第一元相对于第三发射源方向的确定。在该实施例中，所述指定还包括调整第一元相对于第二发射源信号的定向角的方向，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第二发射源和接收器间直线之间的角度差，于是限定了第一元相对于第二发射源的调整过的定向角；调整第一元相对于第三发射源信号的定向角的方向，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第三发射源和接收器间直线之间的角度差，于是确定了第一元相对于第三发射源的调整过的定向角；对第一元相对于第二发射源的调整过的定向角、第一元相对于第三发射源的调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行统计比较，及根据所述统计比较指定相对于第一元的接收器定向角。
在这里，所述统计比较包括对第一元相对于第二发射源的调整过的定向角、第一元相对于第三发射源的调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行平均运算，及所述根据所述统计比较指定相对于第一元的接收器定向角包括进行平均运算。
在可选择的实施例中，所述统计比较包括对第一元相对于第二发射源的调整过的定向角、第一元相对于第三发射源的调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度取平均值，及所述根据所述统计比较来指定相对于第一元的接收器定向角包括取平均值。
在另一个可选择的实施例中，所述统计比较包括确定第一元相对于第二发射源的定向角、第一元相对于第三发射源调整过的定向角及第一元相对于第四发射源信号角度的最小二乘方拟和，及所述根据所述统计比较指定相对于第一元的接收器定向角包括指定最小二乘方拟和。
在另一个可选择的实施例中，所述统计比较包括确定第一元相对于第二发射源的定向角、第一元相对于第三发射源调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号角度的统计分布，及所述根据所述统计比较指定相对于第一元的接收器定向角包括指定统计分布的统计有效值，其中所述统计分布包括高斯分布。
在又一个更具体的实施例中，所述对第一元相对于第一发射源定向角的确定包括对取自第一元的数据点采用矢端曲线；同时，在可选择的实施例中，所述对第一元相对于第一发射源定向角的确定包括确定在第一元探测的能量与在第二元探测的能量之和为最大值时的定向角；
根据在和为最大值时对定向角的确定来指定第一元的定向角。
在又一个实施例中，所述对在第一元探测的能量与在第二元探测的能量之和为最大值时的定向角确定包括对第一元的数据轨迹中事件进行采样；对第二元的数据轨迹中事件进行采样；根据第一采样旋转角来改变第一元数据轨迹的采样，于是确定了第一元数据轨迹事件的第一角度调整的采样；根据第一采样旋转角度来改变第二元数据轨迹的采样，于是确定了第二元数据轨迹事件的第一角度调整的采样；把第一元和第二元的数据轨迹事件的第一角度调整的采样相加，于是确定了对于第一采样旋转角的采样能量值；对第一元和第二元的数据轨迹事件的一组采样重复所述采样、改变和相加步骤，于是确定了对于一组事件的采样的一组采样能量值；把该组采样能量值相加，于是确定了对于第一采样旋转角的采样能量值；对一组采样旋转角重复所述采样、改变和相加步骤，于是确定了对于一组采样角度的一组能量值，及确定对应于该组能量值的最高能量值的采样角度。
在又一个更具体的实例中，所述对对应于该组能量值的最高能量值的采样角度的确定包括对能量相对于角度求导数为零时点的确定；或者，可选择的是，所述对对应于该组能量值最高能量值的采样角度的确定包括存储该组能量值，其中限定最高能量值，并把与最高能量值有关的角度挑选出来。
根据本发明的另一个方面，提供的处理用一组多元探测器收集的地震数据的方法包括确定勘测中第一多元探测器第一元相对于第一源信号的定向角；确定勘测中第一元相对于第二发射源信号的定向角；根据所述对第一元相对于第一发射源方向的确定和所述第一元相对于第二发射源方向的确定，指定第一元的接收器定向角；根据所述对接收器定向角的指定，旋转第一元的轨迹，于是确定了第一组旋转轨迹；及对第一组旋转轨迹规定一致极性。
在更具体的典型实施例中，所述对第一元的接收器定向角的指定包括调整第一元相对于第二元的定向角方向，其调整的量等于第一元和接收器间直线与第二元和接收器间直线的角度差，于是确定了调整的第一元相对于第二元的定向角，对调整过的定向角与第一元相对于第一发射源的角度统计地比较；根据所述统计比较结果指定第一元的接收器定向角，其中所述统计比较包括对调整过的定向角和第一元相对于第一发射源的角度进行平均运算。
在另一个更具体的实例中，提供的另外步骤包括勘测中确定第一元相对于第三发射源信号的定向角，其中对第一元的接收器定向角的指定还取决于所述对第一元相对于第三发射源方向的确定。
在另一个实例中，所述对第一元接收器定向角的指定还包括调整第一元相对于第二发射源的定向角的方向，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第二发射源和接收器间直线的角度差，于是确定了调整后的第一元相对于第二发射源的定向角，调整第一元相对于第三发射源的定向角的方向，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第三发射源和接收器间直线的角度差，于是确定了调整后的第一元相对于第三发射源的定向角，对调整后的第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行统计比较，及根据所述统计比较，将接收器定向角指定到第一元。
在我们的实施例中，所述统计比较包括对调整的第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行平均运算，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元中包括确定平均运算。
在另一个实施例中，所述统计比较包括对调整的第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源的角度取平均值，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元中包括确定平均值。
在又一个实施例，所述统计比较包括对第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度确定最小平方拟和，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元上包括确定最小平方拟和。
同时，在再一个实施例中，所述统计比较包括对第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度确定统计分布，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元上包括确定统计分布的统计有效值，所述统计分布包括高斯分布。
在其他实施例中，所述对第一元相对于第一发射源的定向角的确定包括对取自第一元的数据点采用矢端曲线，或者确定在第一元探测的能量和在第二元探测的能量之和为最大值时的定向角；根据在和为最大值时对定向角的确定来指定第一元的定向角。
在另一个实施例中，所述对在第一元探测的能量和在第二元探测的能量之和为最大值时的定向角确定包括对第一元的数据轨迹中事件进行采样；对第二元的数据轨迹中事件进行采样；根据第一采样旋转角来改变第一元数据轨迹的采样，于是确定了第一元数据轨迹事件的第一角度调整的采样；根据第一采样旋转角度来改变第二元数据轨迹的采样，于是确定了第二元数据轨迹事件的第一角度调整的采样；把第一元和第二元的数据轨迹事件的第一角度调整的采样相加，于是确定了对于第一采样旋转角的采样能量值；对第一元和第二元的数据轨迹事件的一组采样重复所述采样、改变和相加步骤，于是确定了对于一组事件的采样的一组采样能量值；把该组采样能量值相加，于是确定了对于第一采样旋转角的采样能量值；对一组采样旋转角重复所述采样、改变和相加步骤，于是确定了对于一组采样角度的一组能量值，及确定对应于该组能量值的最高能量值的采样角度。
在另外的更具体的实施例中，所述对对应于该组能量值中最高能量值的采样角度的确定包括对能量相对于角度求导数为零时点的确定，或存储该组能量值，于是确定了最高能量值，并把与最高能量值有关的角度挑选出来。
在另一个实施例中，所述对在第一元探测到的能量与第二元探测到的能量之和处于最大值时定向角的确定包括对来自第一元数据轨迹中的事件进行采样，于是规定了来自第一元的事件的第一时间采样值；对来自第二元数据轨迹中的事件进行采样，于是规定了来自第二元的事件的第一时间采样值；把第一和第二时间采样值进行相乘，于是确定了来自第一和第二元的事件的第一时间采样值的乘积；对来自第一元事件的第一时间采样值平方，于是确定了来自第一元的事件的平方后第一时间采样值；对来自第二元事件的第一时间采样值平方，于是确定了来自第二元的事件的平方后第一时间采样值；把来自第二元事件的平方后第一时间采样值从来自第一元的事件的平方后第一时间采样值中减去，于是确定了事件的平方采样值的差；对于一组事件的时间采样，重复所述采样、相乘和相减步骤，于是确定了一组事件的平方采样值的差，及确定了一组来自第一和第二元的事件的第一时间采样值乘积；把这组来自第一和第二元事件的第一时间采样值的乘积求和，并且两倍后除以该组事件的平方采样值差的和，于是确定了角度值；及把角度值的余切值除以2，于是确定了能量值为最大值时的角度。
在这样一些实施例中，根据所述对接收器定向角的指定而对来自第一元的轨迹旋转包括把第一元的轨迹乘以定向角的余弦，于是确定了第一乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角的正弦，于是确定了第二乘积；及把第一和第二乘积相加，于是确定了旋转轨迹。
在另外的实施例中，还提供根据所述对接收器定向角的指定，对来自第一元的轨迹进行旋转，于是确定了第二组旋转的轨迹；及对第二组旋转的轨迹规定一致极性。
其中根据所述对接收器定向角的指定，对来自第一元的轨迹进行的旋转包括把第一元的轨迹乘以定向角的余弦，于是确定了第一乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角的正弦，于是确定了第二乘积；及把第一和第二乘积相加，于是确定了旋转第一轨迹，及根据所述对接收器定向角的指定，对来自第二元轨迹进行的旋转包括把第一元的轨迹乘以定向角的正弦，于是确定了第三乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角的余弦，于是确定了第四乘积；及把第三乘积从第四乘积中减去，于是确定了旋转第二轨迹。
在再一个实施例中，所述对旋转的轨迹组规定一致极性包括把一个事件中第一组旋转轨迹中的第一轨迹极性与该事件中第一组旋转轨迹中的第二轨迹极性进行比较，及对与第一组旋转轨迹中第一轨迹中事件的极性不同的该组中第二轨迹中事件的极性进行改变；其中第一组旋转轨迹的所述第一轨迹靠近该事件的第一组旋转轨迹的所述第二轨迹。或者，其中在所述第一轨迹中的所述事件包括直接射达。
在再一个实施例中，把一个事件中第一组旋转轨迹中的第一轨迹极性与该事件中第一组旋转轨迹中的第二轨迹极性进行比较，所述比较包括对第一轨迹中的事件窗口进行采样，于是确定了第一轨迹采样值，
对第一轨迹中的事件窗口进行采样，于是确定了第二轨迹采样值，及把第一轨迹采样乘以第二轨迹采样；同时如果所述相乘结果小于零，那么进行所述改变。
在另一个实施例中，把一个事件中第一组旋转轨迹中的第一轨迹极性与该事件中第一组旋转轨迹中的第二轨迹极性进行比较，所述比较包括对第一轨迹中的事件窗口进行采样，于是确定了一组第一轨迹采样值，对第一轨迹中的事件窗口进行采样，于是确定了第二轨迹采样值，第二轨迹采样值组中的数量对应于第一轨迹采样值组中的数量，及把对应的第一轨迹采样值乘以第二轨迹采样值，于是确定了对应的第一和第二轨迹采样值的乘积；及如果乘积组的各乘积中负值比正值多，那么进行所述改变，其中所述第一轨迹和所述第二轨迹来自采用共用电缆的接收器，或者其中所述第一轨迹和所述第二轨迹来自采用不同电缆的接收器。
根据本发明的另一个方面，提供了一种利用多元地震勘测数据确定多元探测器定向角的系统，其中多速度元的第一元定位第一方向，多速度元的第二元定位在第二方向，该系统包括确定勘测中第一元相对于第一发射源信号定向角的装置；确定勘测中第一元相对于第二发射源信号定向角的装置；及用于指定第一元的接收器定向角的装置，该定向角是根据所述对勘测第一元相对于中第一发射源信号定向角的确定及对勘测中第一元相对于第二发射源信号定向角的确定来指定的。
从本发明实施例的详细描述中可以理解其他的系统组成部分。
根据本发明的另一个方面，提供了一种处理利用多元探测器收集的地震数据的系统，该系统包括用于确定勘测中第一多元探测器的第一元相对于第一源信号定向角的装置；用于确定勘测中第一元相对于第二发射源信号定向角的装置；根据所述对第一元相对于第一发射源的定向和所述第一元相对于第二发射源的定向的确定，指定第一元的接收器定向角的装置；根据所述对接收器定向角的指定，旋转第一元的轨迹的装置，于是确定了第一组旋转轨迹；及对第一组旋转轨迹规定一致极性的装置。
另外，阅读下面描述后，将理解其他实施例和组成部分。
根据本发明的又一个方面，提供了一种处理利用多元探测器收集的地震数据的系统，该系统包括确定勘测中第一多元探测器中第一元相对于第一发射源信号定向角的装置；确定勘测中第一多元探测器中第一元相对于第二发射源信号定向角的装置；及用于指定第一元的接收器定向角的装置，该定向角是根据所述对第一元相对于第一发射源的方向的确定及对第一元相对于第二发射源的方向的确定来指定的；根据所述对接收器定向角的指定，旋转第一元的轨迹的装置，其中确定了第一组旋转的轨迹；及把一致极性指定给第一组旋转轨迹的装置；确定勘测中第一元相对于第三元的定向角的装置，其中所述对第一元的接收器定向角的指定还取决于所述对第一元相对于第三元方向的确定；其中所述指定第一元的接收器定向角的装置还包括调整第一元相对于第二发射源的定向角方向的装置，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第二发射源和接收器间直线的角度差，于是确定了调整后的第一元相对于第二发射源的定向角，调整第一元相对于第三发射源的定向角方向的装置，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第三发射源和接收器间直线的角度差，于是确定了调整后的第一元相对于第三发射源的定向角，对调整后的第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行统计比较的装置，及根据所述统计比较，将接收器定向角指定到第一元的装置；其中用于所述统计比较的装置包括确定下列角度的统计分布，该角度包括第一元相对于第二元的定向角、第一元相对于第三元的调整的定向角及第一元相对于第三元的角度；其中根据所述统计比较把接收器定向角指定到第一元上的装置包括统计地指定统计分布有效值；另外还包括根据所述对接收器定向角的指定，旋转来自第二元的轨迹的装置，于是确定了第二组旋转的轨迹；把一致极性指定到第二组旋转的轨迹的装置；其中根据所述对接收器定向角的指定，对来自第一元的轨迹进行旋转的装置包括把第一元的轨迹乘以定向角余弦的装置，于是确定了第一乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角正弦的装置，于是确定了第二乘积；及把第一和第二乘积相加的装置，于是确定了旋转第一轨迹，及根据所述对接收器定向角的指定，对来自第二元的轨迹进行旋转的装置包括把第一元的轨迹乘以定向角正弦的装置，于是确定了第三乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角余弦的装置，于是确定了第四乘积；及把第三乘积从第四乘积中减去的装置，于是确定了旋转第二轨迹。
另外其中所述对旋转的轨迹组规定一致极性的装置包括把一个事件中第一组旋转轨迹中的第一轨迹极性与该事件中第一组旋转轨迹中的第二轨迹极性进行比较的装置，及对与第一组旋转轨迹中第一轨迹中事件的极性不同的该组中第二轨迹中事件的极性进行改变的装置。
为了更完全地理解本发明及进一步理解其优点，请结合附图来参照下面的详细描述，其中图1为根据本发明采用的典型分布示意图。
图2为从图1的分布中获得的典型数据的绘制图。
图3为本发明的典型实施例的方框图。
图4为本发明的典型实施例的方框图。
图5为本发明的典型实施例的方框图。
图6为本发明的典型实施例的方框图。
图7A和7B为本发明的典型实施例的方框图。
然而，需要注意的是，附图示出的仅仅是本发明的典型实施例，不能看成是本发明范围的限定，因为本发明可包括其他等同有效的实施例。
根据本发明的不同实施例，一种满意的方法用于确定接收器的定向角。下面参见图1，在这样一个实施例中，最大能量方法用于确定相对于发射源和接收器之间直线的一个水平元的实际角度。在用于本发明实施例中的一个特定实例中，在一个窗口中对驱动发射源S1产生的H1和H2的数据(图2)进行采样。采样窗口包括假定为信号代表的事件。在实际中，发现可以利用从S1直接射达的事件。然而，在本发明的可选择实施例中采用从校准发射源来的信号，该信号用在相对于接收器和校准发射源所在位置之间直线确定的定向角中。根据另外实施例采用了其他事件(如另外“第一间断”事件)。在任何情况下，采用的事件对于每个采样的轨迹来说基本上是一致的行为。
在直接射达的典型实施例中，采用大约100ms的窗口，采样在大约2ms到4ms之间。用于H1和H2采样内的振幅可通过任何过程来确定，这些过程对于确定采样内振幅的本领域技术人员来说是公知的。该振幅乘以cos(θ)，其中(θ)表示接收器的定向角。在一个典型的实施例中，θ经过相同采样而旋转，并且再次进行计算。在H1和H2的总能量处于最大值时的角度θm，可发现接收器和发射源间直线与H1之间的定向角。为了找到该角度，H2乘以sin(θ)，在特定角度的能量E(θ)可通过对H1(t)cos(θ)+H2sin(θ)进行时间采样而求和来确定E(θ)=∑t(H1(t)cos(θ)+H2sin(θ))当对θ求的偏导数为零时，能量值最大E/θ=0于是，E(θ)为最大值处的定向角度为θm=(1/2)arctan(2∑t(H1(t)H2(t))/∑t(H12(t)-H22(t)))这样，θm为水平元H1的实际方向与接收器和发射源间直线之间的角度。发射源和接收器位置是已知的，于是虽然通过简单的三角法，也可确定地震检波器元的实际定向角θr。
由于对于任何单个发射源-接收器组的θm的确定取决于信噪比和误差源，根据本发明的这个方面，采用对于相同接收器R的多个轨迹(例如来自图1的发射源S1-S8)。接收器R的元H1的实际定向角可从测量的最后结果中统计确定。
根据一些实施例，这种统计确定包括，对角度θm1-θm8进行平均运算(在考虑发射源S1-S8的相对位置进行调整后)，取数据的平均值，或对数据用最小二乘方方法进行拟和。然而，一次平均运算(SIMPLE AVERAGE)、取平均值(MEAN)或最小二乘方法易于从不好的数据中产生误差。因此，在本发明另一个实施例中，把θm结果放置在高斯分布中或其他分布中，以去除不正常的结果。根据本发明采用的其他分布的实例包括求幂加权分布、三角分布以及本领域技术人员熟知的其他分布。
根据本发明的另一个方面，通过勘测的几何学来确定对于特定接收器R在确定定向角θr中采用的发射源数量。对于一些接收器，在适当距离要比其他接收器有更多的发射源。另外，会在某些接收器周围比其他接收器分布更多发射源。这样，根据本发明的一个实施例，需要采用在两个和十二个之间数量的发射源。两个是用于统计采样技术所允许的最小值(虽然在没有统计采样的一些实施例中，只用一个)，超过十二个时要在精度和费用之间平衡，收益递减。在大多数勘测中，在4到8之间的数是最好的。
根据一个实施例，在确定使用的发射源和接收器之间的距离中，采用介于最小误差和最大误差之间的发射源，直接射达是在其周围有采样窗口的事件。在中间误差中，根据本领域技术人员公知的方法(例如，tau-p转换、f-k和速度滤波器)，直接入射可被其他原因(如折射、早期反射和不正常回声)隔断。
本发明这方面的特别优点是，由上述方法确定的定向角对于来自相同接收器R的所有轨迹来说是精确的。这样，根据本发明的另一个方面，根据从接收器R来的有限轨迹确定定向角θr后，根据本发明的又一个方面，对于接收器R的整个数据组用一个θr来处理。
为了沿一个平面形成不同方向水平元的数据图象，如果特定元(H1或H2)沿特定平面定向，那么从特定接收器接收到轨迹必须修改成代表将被记录的信号。例如，如上所述，许多解译员希望在包括发射源和接收器间直线的“径向”平面内看到数据图象。同时，也希望看到与径向平面垂直的图象。于是，为形成这些图象，对于所有记录的时刻，来自特定接收器R的所有轨迹的数据乘以根据定向角θr的旋转函数。根据一个实施例，该旋转包括下面函数的应用。
H1’(t)=H1(t)cos(θr)+H2(t)sin(θr)H2’(t)=-H1(t)sin(θr)+H2(t)cos(θr)旋转的结果，在径向上的图象表明在勘测地质中对应于剪力波状态的反射，而在垂直方向上的图象显示的是干扰。在垂直勘测呈现的结构中，可表明非均匀形态存在于其中该结构首次出现的最早时间点中。
根据本发明的另外实施例，不管是利用上述处理还是某些其他处理的旋转数据，均进行修正以解决极性问题。根据本发明的这个方面，在第一接收器直线的第一接收器轨迹上和在第一接收器直线的第二接收器轨迹上再次对直接射达(DIRECT ARRIVAL)进行采样。如果对于两个轨迹直接射达的极性是不同的，那么其中一个轨迹的极性被改变(例如通过乘以-1)。接着第一接收器直线的第二轨迹和第一接收器直线的第三轨迹进行比较，并且在所述的对于两个第一轨迹的某些条件下进行修正。对直线上的每个接收器，重复该方法。
根据本发明的另一个实施例，第一接收器直线的第一接收器轨迹与第二接收器直线的第一接收器轨迹进行比较，并且在所述的对于第一接收器直线的两个第一接收器轨迹的某些条件下进行修正。发现需要对一起靠近最好是邻近的接收器轨迹进行比较，以避免偏移产生的误差破坏极性处理。正如前面提到的，在某些实施例中，直接射达是其中核对极性的轨迹的部分。然而，在某些实施例中，根据确定哪个事件是被精确地探测的情况，来核对该事件。另外，在其他实施例中，第一轨迹和第二轨迹之间的比值将是一个事件，根据事件在数据中的密度，第二轨迹和第三轨迹也将是另一个事件。
根据另一个实施例，根据来自不同接收器集合的两个轨迹上单一事件之间的比较，对整个共用接收器集合的极性进行比较。例如，如果在来自接收器R1轨迹中直接射达的极性与来自邻近接收器R2轨迹中直接射达的极性不同时。于是，根据该实施例，不是恰好直接射达的整组轨迹以及所有轨迹组乘以-1，而没有另外进行比较。这个过程极大增加了处理速度。
根据本发明的另一个实施例，提供了比较两个事件之间极性的过程。其中对第一轨迹上的事件窗口(例如在直接射达的100ms)进行采样(例如在大约4ms的间隔)，以相同速率对第二轨迹上的相同窗口进行采样。对应的采样值相乘，并记录结果是正数还是负数。这是对于整个窗口进行的。正数结果的数量与负数结果的数量比较。如果负的结果比正的多，那么第二轨迹乘以-1。
根据本发明的再一个实施例，在两个轨迹的两个采样之间进行互相关运算。如果互相关运算结果的最大值是负值，那么对第二轨迹进行修正。
根据又一个实施例，第一轨迹窗口的每个采样加到第一轨迹窗口的另外采样上。对这些加数结果的正负号进行比较。当加数结果的正负号不同时，第二轨迹乘以-1。
下面参见图3，该图示出了本发明的实施例，其中提供了用于处理地震数据的系统，地震数据通过一组多元探测器R收集(图1)。需要注意的是，本系统的发明包括的元在某些实施例中是软件，在其他实施例中元由硬件组成。由于对于本领域普通技术人员通过两者均能实现本发明的系统，因此在这里没有区别(参见下面本系统发明典型实施例)。另外，下面的系统仅仅是示意性的，在许多地方可见其并行的体系结构。然而，许多元与本发明可选择的实施例结合。例如，在下面的实例中示出了多个除法元。然而，在可选择的实施例中，采用了一个除法元，输入是可变的。对于本领域的技术人员可在浏览下面的实施例基础上进行改型。
根据一个实施例，从元H1(t)和H2(t)来的数据存储在存储器1中，并通过数据总线DB1来存取。定向角确定元10采用该数据，该元形成角度θm，存储在存储器2中。接收器角度指定器20利用存储器2中的数据连同地震数据统计确定每个接收器R的真实角度θr。接下来，旋转器30把旋转算法应用到接收器R的轨迹上，并把旋转轨迹存储到存储器3内。最后，对存储器3内的旋转轨迹的极性进行比较，并通过一致极性调整器40进行调整，被极性处理的数据存储到存储器4中。
在本发明的可选择实施例中，存储器4和存储器3为同一个存储器，一致极性调整器40在对轨迹的极性进行变化后把它们写入到存储器3中，这从下面的特定典型实施例中可以看出。
下面参见图4，可以看出定向角确定元10的实例，其中来自存储器1的轨迹H1(t)和H2(t)的时间采样部分通过乘法器11相乘(H1(t)×H2(t))。每个轨迹H1(t)和H2(t)再通过平方元13进行平方。平方后的轨迹H12(t)和H22(t)通过减法器15相减(H12(t)-H22(t))。不同时间的相乘后的采样和平方后的采样通过累加器12和17相加。从累加器17得到的平方后采样的和通过加倍器19加倍，加倍器19得到的结果通过除法器16除以累加器12得到的和。除法器16得到的结果的余切值放入余切元14中。通过除法器18把余切元14的结果除以2。除法器18的结果为接收器R水平元H1相对于接收器R和发射源(例如图1的S1)之间的角度θm。
下面参见图5，该图示出了接收器角度指定器20的实施例，其中方位角调整元22响应源-接收器坐标的数据(存储在存储器5中)，把每个发射源的θm(s)调整成一致的方向。接着，如上所述，根据统计分析，统计分析器24确定对于接收器的一个θr。
下面参见图6A来描述轨迹旋转器30的典型实施例。根据该实例，轨迹旋转器30具有作为输入的θr和轨迹H1(t)和H2(t)。通过余弦元31a和正弦元31b得到θr的余弦和正弦，得到的余弦和正弦值分别通过乘法器32a和32b乘以H1(t)和H2(t)。另外，取θr的正弦和余弦，分别通过乘法器32c和32d乘以H1(t)和H2(t)。需要注意的是，此时乘法器32a和32b是并联的，在可选择的实施例中，采用一个乘法器。另外，对应于余弦和正弦元31a、31b，在可选择的实施例中采用不同元。这种元，无论是软件、硬件，还是这两个的某些结合，对本领域的技术人员都是熟知的。
再来参见图6A，对由乘法器32a和32b乘出的结果进行相加(通过累加器33a)和相减(通过减法器33b)，得出旋转轨迹H1’(t)(相加的结果)和H2’(t)(相减的结果)。把旋转轨迹H1’(t)和H2’(t)存储在存储器3中。相加和相减也是并行的。然而，在可选择的实施例中，相加和相减是通过一个相加元完成的。同样，这种元，无论是软件，还是硬件，或者是这两种的某些组合，对本领域的技术人员都是熟知的。
下面参见图6B，图中示出了一致极性调整器40的典型实施例，其中轨迹选择器41选择基准轨迹rt和要对照的对照轨迹ct。通过极性比较器42对在两个轨迹中的事件(例如，直接射达)进行比较，当轨迹rt和ct的极性不一致时，比较器42发出信号cs使对照轨迹ct的极性相反。当表示极性相反的信号cs发出时，极性变化器43把对照轨迹ct乘以-1。如上所述，这些元对于本领域技术人员的熟知的。
在图6B的实施例中，改变的轨迹然后写回到存储器3中，覆盖了原来的轨迹。然而，根据可选择的实施例(参见图7A)，存储有整个轨迹的存储器3没有采用轨迹选择器41。在图7B中可以看出，采用的是另一个存储器1a，该存储器只保存对照事件的采样窗口的采样(例如直接射达)，极性变换器43在来自另一个存储器位置(如存储器3)的整个轨迹上进行操作。
再来看图5，方位角调整元22的典型实施例除了输入被从θr变化到接收器R和发射源之间直线间的夹角外，其他与轨迹旋转器30(图6)类似。事实上，根据一些实施例，采用了与用于旋转器30相同的元。
再来参见图5，统计分析元24的实例包括如上所述对应于本发明方法实施例的过程和编制成程序执行这些过程的元。
对于本领域的技术人员来说，可出现在不脱离本发明的精神的其他实施例，这些实施例也包括在本发明的范围内。
权利要求
1．一种处理用一组多元探测器收集的地震数据的方法，包括确定第一多元探测器的第一元相对于多个发射源的定向角；根据所述对第一元相对于多个发射源定向角的确定，通过下面步骤指定第一元的接收器定向角，这些步骤包括调整第一元相对于发射源定向角的方向，其调整的量等于已知方向的基线与发射源和接收器间直线的角度差，于是确定了一组元相对于发射源调整过的定向角；对调整过的第一元相对于发射源的定向角统计地比较；根据所述统计比较指定接收器相对于第一元的定向角；根据所述对接收器定向角的指定，旋转第一元的轨迹，于是确定了第一组旋转的轨迹；及对第一组旋转的轨迹进行极性一致指定；根据所述对接收器定向角的指定，旋转第二元的轨迹，于是确定了第二组旋转的轨迹；及对第二组旋转的轨迹进行极性一致指定；其中根据对所述接收器定向角的指定，所述对第一元轨迹的旋转包括把第一元的轨迹乘以定向角的余弦，于是确定了第一个乘积，把接收器第二元的轨迹乘以定向角的正弦，于是确定了第二个乘积，及把第一乘积和第二乘积相加，于是确定了旋转的第一轨迹；及其中根据对所述接收器定向角的指定，所述对第二元轨迹的旋转包括把第一元的轨迹乘以定向角的正弦，于是确定了第三个乘积，把接收器第二元的轨迹乘以定向角的余弦，于是确定了第四个乘积，及把第三乘积从第四乘积中减去，于是确定了旋转的第二轨迹；以及，其中所述对旋转的轨迹组进行极性一致性指定包括把一个事件中第一旋转轨迹组中的第一轨迹极性与该事件中第一旋转轨迹组中的第二轨迹极性进行比较，及对与第一旋转轨迹组中第一轨迹中事件的极性不同的该组中第二轨迹中事件的极性进行改变。
2．一种利用来自多元地震勘测的数据确定多元探测器方向的方法，其中多个速度元的第一元定位在第一方向，多个速度元的第二元定位在第二方向，该方法包括确定在勘测中第一元相对于第一发射源信号的定向角；确定在勘测中第一元相对于第二发射源信号的定向角；根据所述对第一元相对于第一发射源方向的确定以及根据所述对第一元相对于第二发射源方向的确定，指定第一元接收器的定向角。
3．如权利要求2所述的方法，其中所述指定包括调整第一元相对于第二发射源信号的定向角的方向，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第二发射源和接收器间直线之间的角度差，于是确定了第一元相对于第二发射源的调整过的定向角；对调整过的定向角和第一元相对于第一发射源的角度进行统计比较；根据所述统计比较结果指定接收器的定向角。
4．如权利要求3所述的方法，其中所述统计比较包括对调整过的定向角和第一元相对于第一发射源信号的角度进行平均运算。
5．如权利要求2所述的方法，还包括确定在勘测中第一元相对于第三发射源信号的定向角，其中对第一元的接收器定向角的指定还取决于对所述第一元相对于第三发射源方向的确定。
6．如权利要求5所述的方法，其中所述指定还包括调整第一元相对于第二发射源信号的定向角的方向，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第二发射源和接收器间直线之间的角度差，于是确定了第一元相对于第二发射源的调整过的定向角；调整第一元相对于第三发射源信号的定向角的方向，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第三发射源和接收器间直线之间的角度差，于是确定了第一元相对于第三发射源的调整过的定向角；对第一元相对于第二发射源的调整过的定向角、第一元相对于第三发射源的调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行统计比较，及根据所述统计比较把接收器定向角指定到第一元。
7．如权利要求6所述的方法，其中所述统计比较包括对第一元相对于第二发射源的调整过的定向角、第一元相对于第三发射源的调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行平均运算，及所述根据所述统计比较把接收器定向角指定到第一元包括进行平均运算。
8．如权利要求6所述的方法，其中所述统计比较包括对第一元相对于第二发射源的调整过的定向角、第一元相对于第三发射源的调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号角度取平均值，及所述根据所述统计比较把接收器定向角指定到第一元包括取平均值。
9．如权利要求6所述的方法，其中所述统计比较包括确定第一元相对于第二发射源的定向角、第一元相对于第三发射源调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号角度的最小二乘方拟和，及所述根据所述统计比较把接收器定向角指定到第一元确定最小二乘方拟和。
10．如权利要求6所述的方法，其中所述统计比较包括确定第一元相对于第二发射源的定向角、第一元相对于第三发射源调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号角度的统计分布，及所述根据所述统计比较把接收器定向角指定到第一元包括确定统计分布的统计有效值。
11．如权利要求10所述的方法，其中所述统计分布包括高斯分布。
12．如权利要求2所述的方法，其中所述对第一元相对于第一发射源定向角的确定包括在取自第一元的数据点中采用矢端曲线。
13．如权利要求2所述的方法，其中所述对第一元相对于第一发射源定向角的确定包括确定在第一元探测的能量与在第二元探测的能量之和为最大值时的定向角；根据在和为最大值时对定向角的确定来指定第一元的定向角。
14．如权利要求2所述的方法，其中所述对在第一元探测的能量与在第二元探测的能量之和为最大值时定向角的确定包括对第一元的数据轨迹中事件进行采样；对第二元的数据轨迹中事件进行采样；根据第一采样旋转角来改变第一元数据轨迹中的采样，于是确定了第一元数据轨迹事件的第一角度调整过的采样；根据第一采样旋转角度来改变第二元数据轨迹中的采样，于是确定了第二元数据轨迹事件的第一角度调整过的采样；把第一元和第二元的数据轨迹事件的第一角度调整过的采样相加，于是确定了对于第一采样旋转角的采样能量值；对第一元和第二元的数据轨迹事件的一组采样重复所述采样、改变和相加步骤，于是确定了对于一组事件采样的一组采样能量值；把该组采样能量值相加，于是确定了对于第一采样旋转角事件的采样能量值；对一组采样旋转角重复所述采样、改变和相加步骤，于是确定了对于一组采样角度的一组能量值，及确定对应于该组能量值的最高能量值的采样角度。
15．如权利要求14所述方法，其中所述对对应于该组能量值的最高能量值的采样角度的确定包括对能量相对于角度求导数为零时点的确定。
16．如权利要求14所述的方法，其中所述对对应于该组能量值的最高能量值的采样角度确定包括存储该组能量值，于是确定了最高能量值，并把与最高能量值有关的角度挑选出来。
17．如权利要求2所述的方法，其中所述对在第一元探测到的能量与第二元探测到的能量之和处于最大值时定向角的确定包括对来自第一元数据轨迹中的事件进行采样，于是确定了来自第一元事件的第一时间采样值；对来自第二元数据轨迹中的事件进行采样，于是确定了来自第二元的事件的第一时间采样值；把第一和第二时间采样值进行相乘，于是确定了来自第一和第二元事件的第一时间采样值的乘积；对来自第一元事件的第一时间采样值平方，于是确定了来自第一元事件的平方后第一时间采样值；对来自第二元事件的第一时间采样值平方，于是确定了来自第二元事件的平方后第一时间采样值；把来自第二元事件的平方后第一时间采样值从来自第一元事件的平方后第一时间采样值中减去，于是确定了事件的平方采样值的差；对于一组事件的时间采样，重复所述采样、相乘和相减步骤，于是确定了一组事件的平方采样值的差，及确定了一组来自第一和第二元的事件的第一时间采样值乘积；把这组来自第一和第二元事件的第一时间采样值的乘积求和，并且两倍后除以该组事件的平方采样值差的和，于是确定了角度值；及把角度值的余切值除以2，于是确定了能量值为最大值时的角度。
18．一种处理用一组多元探测器收集的地震数据的方法，包括确定勘测中第一多元探测器第一元相对于第一源信号的定向角；确定勘测中第一元相对于第二发射源信号的定向角；根据所述对第一元相对于第一发射源方向的确定和根据所述第一元相对于第二发射源方向的确定，指定第一元的接收器定向角；根据所述对接收器定向角的指定，旋转第一元的轨迹，于是确定了第一组旋转轨迹；及对第一组旋转轨迹规定一致极性。
19．如权利要求18所述的方法，其中所述对第一元的接收器定向角的指定包括调整第一元相对于第二元定向角的方向，其调整的量等于第一元和接收器间直线与第二元和接收器间直线的角度差，于是确定了调整的第一元相对于第二发射源的定向角，对调整过的定向角与第一元相对于第一发射源的角度统计地比较；根据所述统计比较结果指定第一元的接收器定向角；
20．如权利要求19所述的方法，其中所述统计比较包括对调整过的定向角和第一元相对于第一发射源的角度进行平均运算。
21．如权利要求18所述的方法，还包括确定勘测中第一元相对于第三发射源信号的定向角，其中对第一元的接收器定向角的指定还取决于所述对第一元相对于第三发射源方向的确定。
22．如权利要求21所述的方法，其中所述对第一元接收器定向角的指定还包括调整第一元相对于第二发射源的定向角的方向，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第二发射源和接收器间直线的角度差，于是确定了调整后的第一元相对于第二发射源的定向角，调整第一元相对于第三发射源的定向角的方向，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第三发射源和接收器间直线的角度差，于是确定了调整后的第一元相对于第三发射源的定向角，对调整后的第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行统计比较，及根据所述统计比较，将接收器定向角指定到第一元。
23．如权利要求22所述的方法，其中所述统计比较包括对调整的第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行平均运算，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元中包括确定平均运算。
24．如权利要求22所述的方法，其中所述统计比较包括对调整的第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源的角度取平均值，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元中包括确定平均值。
25．如权利要求22所述的方法，其中所述统计比较包括对第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度确定最小平方拟和，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元上包括确定最小平方拟和。
26．如权利要求22所述的方法，其中所述统计比较包括对第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度确定统计分布，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元上包括确定统计分布的统计有效值。
27．如权利要求26所述的方法，其中所述统计分布包括高斯分布。
28．如权利要求18所述的方法，其中所述对第一元相对于第一发射源的定向角的确定包括包括在取自第一元的数据点中采用矢端曲线。
29．如权利要求18所述的方法，其中所述对第一元相对于第一发射源的确定包括确定在第一元探测的能量与在第二元探测的能量之和为最大值时的定向角；根据在和为最大值时对定向角的确定来指定第一元的定向角。
30．如权利要求18所述的方法，其中所述对在第一元探测的能量与在第二元探测的能量之和为最大值时定向角的确定包括对第一元的数据轨迹中事件进行采样；对第二元的数据轨迹中事件进行采样；根据第一采样旋转角来改变第一元数据轨迹的采样，于是确定了第一元数据轨迹事件的第一角度调整过的采样；根据第一采样旋转角度来改变第二元数据轨迹的采样，于是确定了第二元数据轨迹事件的第一角度调整过的采样；把第一元和第二元的数据轨迹事件的第一角度调整的采样相加，于是确定了对于第一采样旋转角的采样能量值；对第一元和第二元的数据轨迹事件的一组采样重复所述采样、改变和相加步骤，于是确定了对于一组事件的采样的一组采样能量值；把该组采样能量值相加，于是确定了对于第一采样旋转角的采样能量值；对一组采样旋转角重复所述采样、改变和相加步骤，于是确定了对于一组采样角度的一组能量值，及确定对应于该组能量值的最高能量值的采样角度。
31．如权利要求30所述的方法，其中所述对对应于该组能量值中最高能量值的采样角度的确定包括对能量相对于角度求导数为零时点的确定。
32．如权利要求30所述的方法，其中所述对对应于该组能量值中最高能量值的采样角度的确定包括存储该组能量值，于是确定了最高能量值，并把与最高能量值有关的角度挑选出来。
33．如权利要求18所述的方法，其中所述对在第一元探测到的能量与第二元探测到的能量之和处于最大值时定向角的确定包括对来自第一元数据轨迹中的事件进行采样，于是确定了来自第一元事件的第一时间采样值；对来自第二元数据轨迹中的事件进行采样，于是规定了来自第二元事件的第一时间采样值；把第一和第二时间采样值进行相乘，于是确定了来自第一和第二元事件的第一时间采样值的乘积；对来自第一元事件的第一时间采样值平方，于是确定了来自第一元事件的平方后第一时间采样值；对来自第二元事件的第一时间采样值平方，于是确定了来自第二元事件的平方后第一时间采样值；把来自第二元事件的平方后第一时间采样值从来自第一元事件的平方后第一时间采样值中减去，于是确定了事件的平方采样值的差；对于一组事件的时间采样，重复所述采样、相乘和相减步骤，于是确定了一组事件的平方采样值的差，及确定了一组来自第一和第二元事件的第一时间采样值乘积；把这组来自第一和第二元事件的第一时间采样值的乘积求和，并且两倍后除以该组事件的平方采样值差的和，于是确定了角度值；及把角度值的余切值除以2，于是确定了能量值为最大值时的角度。
34．如权利要求18所述的方法，其中根据所述对接收器定向角的指定而对来自第一元的轨迹旋转包括把第一元的轨迹乘以定向角的余弦，于是确定了第一乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角的正弦，于是确定了第二乘积；及把第一和第二乘积相加，于是确定了旋转轨迹。
35．如权利要求18所述的方法，还包括根据所述对接收器定向角的指定，对来自第一元的轨迹进行旋转，于是确定了第二组旋转的轨迹；及对第二组旋转的轨迹规定一致极性。
36．如权利要求35所述的方法，其中根据所述对接收器定向角的指定，所述对来自第一元的轨迹进行的旋转包括把第一元的轨迹乘以定向角的余弦，于是确定了第一乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角的正弦，于是确定了第二乘积；及把第一和第二乘积相加，于是确定了旋转第一轨迹，及根据所述对接收器定向角的指定，对来自第二元的轨迹进行的旋转包括把第一元的轨迹乘以定向角的正弦，于是确定了第三乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角的余弦，于是确定了第四乘积；及把第三乘积从第四乘积中减去，于是确定了旋转第二轨迹。
37．如权利要求18所述的方法，其中所述对旋转的轨迹组规定一致极性包括把一个事件中第一组旋转轨迹中的第一轨迹极性与该事件中第一组旋转轨迹中的第二轨迹极性进行比较，及对与第一组旋转轨迹中第一轨迹中事件的极性不同的该组中第二轨迹中事件的极性进行改变。
38．如权利要求37所述的方法，其中第一组旋转轨迹的所述第一轨迹靠近该事件的第一组旋转轨迹的所述第二轨迹。
39．如权利要求37所述的方法，其中在所述第一轨迹中的所述事件包括直接射达。
40．如权利要求37所述的方法，其中把一个事件中第一组旋转轨迹中的第一轨迹极性与该事件中第一组旋转轨迹中的第二轨迹极性进行比较，所述比较包括对第一轨迹中的事件窗口进行采样，其中确定了第一轨迹采样值，对第一轨迹中的事件窗口进行采样，其中确定了第二轨迹采样值，及把第一轨迹采样乘以第二轨迹采样；同时如果所述相乘结果小于零，那么进行所述改变。
41．如权利要求37所述的方法，其中把一个事件中第一组旋转轨迹中的第一轨迹极性与该事件中第一组旋转轨迹中的第二轨迹极性进行比较，所述比较包括对第一轨迹中的事件窗口进行采样，于是确定了一组第一轨迹采样值，对第一轨迹中的事件窗口进行采样，于是确定了第二轨迹采样值，第二轨迹采样值组中的数量对应于第一轨迹采样值组中的数量，及把对应的第一轨迹采样值乘以第二轨迹采样值，于是确定了对应的第一和第二轨迹采样值的乘积；及如果乘积组的乘积中负值比正值多，那么进行所述改变。
42．如权利要求37所述的方法，其中所述第一轨迹和所述第二轨迹来自采用共用电缆的接收器。
43．如权利要求37所述的方法，其中所述第一轨迹和所述第二轨迹来自采用不同电缆的接收器。
44．一种处理用一组多元探测器收集的地震数据的方法，包括确定水平元的定向角，根据所述确定对来自第一元的轨迹进行旋转，及根据所述基准轨迹和其他轨迹的对比关系，对基准轨迹和来自第一元的其他轨迹的极性进行匹配。
45．如权利要求44所述的方法，其中所述确定包括对水平元相对于单个发射源的定向角。
46．如权利要求44的方法，其中所述确定包括确定勘测中第一元相对于第一发射源信号的定向角；及确定勘测中第一元相对于第二发射源信号的定向角。
47．一种利用多元地震勘测数据确定多元探测器定向角的系统，其中多速度元的第一元定位在第一方向，多速度元的第二元定位在第二方向，该系统包括确定勘测中第一元相对于第一发射源信号定向角的装置；确定勘测中第一元相对于第二发射源信号定向角的装置；及用于指定第一元的接收器定向角的装置，该定向角是根据所述对勘测中第一元相对于第一发射源信号定向角的确定及对勘测中第一元相对于第二发射源信号定向角的确定来指定的。
48．如权利要求47所述的系统，其中所述用于指定的装置包括调整第一元相对于第二发射源信号的定向角方向的装置，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第二发射源和接收器间直线之间的角度差，于是确定了第一元相对于第二发射源的调整过的定向角；对调整过的定向角和第一元相对于第一发射源的角度进行统计比较的装置；根据所述统计比较结果指定接收器的定向角的装置；
49．如权利要求48所述的系统，其中用于所述用于统计比较的装置包括对调整过的定向角和第一元相对于第一发射源信号角度取进行平均运算的装置。
50．如权利要求47所述的系统，还包括用于确定在勘测中第一元相对于第三发射源信号的定向角的装置，其中所述用于指定第一元的接收器定向角的装置还取决于所述对第一元相对于第三发射源方向的确定。
51．如权利要求50所述的系统，其中所述用于指定的装置还包括调整第一元相对于第二发射源信号定向角方向的装置，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第二发射源和接收器间直线之间的角度差，于是确定了第一元相对于第二发射源的调整过的定向角；调整第一元相对于第三发射源信号定向角方向的装置，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第三发射源和接收器间直线之间的角度差，于是确定了第一元相对于第三发射源的调整过的定向角；对第一元相对于第二发射源调整过的定向角、第一元相对于第三发射源调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行统计比较的装置，及根据所述统计比较指定相对于第一元的接收器定向角的装置。
52．如权利要求51所述的系统，其中所述用于统计比较的装置包括对第一元相对于第二发射源调整过的定向角、第一元相对于第三发射源调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行平均运算的装置，及用于根据所述统计比较指定相对于第一元的接收器定向角的所述装置包括进行平均运算的装置。
53．如权利要求51所述的系统，其中所述用于统计比较的装置包括对第一元相对于第二发射源调整过的定向角、第一元相对于第三发射源调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号角度取平均值的装置，及用于根据所述统计比较来指定相对于第一元接收器定向角的所述装置包括取平均值的装置。
54．如权利要求51所述的系统，其中用于所述统计比较的装置包括确定第一元相对于第二发射源的定向角、第一元相对于第三发射源调整过的定向角及第一元相对于第四发射源信号角度最小二乘方拟和的装置，及根据所述统计比较指定相对于第一元的接收器定向角的所述装置包括指定最小二乘方拟和的装置。
55．如权利要求51所述的系统，其中所述用于统计比较的装置包括确定第一元相对于第二发射源的定向角、第一元相对于第三发射源调整过的定向角及第一元相对于第一发射源信号角度统计分布的装置，及根据所述统计比较指定相对于第一元的接收器定向角的装置包括指定统计分布的统计有效值的装置。
56．如权利要求55所述的系统，其中所述用于统计分布的装置包括高斯分布。
57．如权利要求47所述的系统，其中所述对第一元相对于第一发射源的定向角的装置包括用于在取自第一元的数据点中采用矢端曲线的装置。
58．如权利要求47所述的系统，其中所述确定第一元相对于第一发射源定向角的装置包括用于确定在第一元探测的能量与在第二元探测的能量之和为最大值时定向角的装置；用于根据在和为最大值时对定向角的确定来指定第一元定向角的装置。
59．如权利要求47所述的系统，其中所述对在第一元探测的能量与在第二元探测的能量之和为最大值时的定向角确定的装置包括对第一元的数据轨迹中事件进行采样的装置；对第二元的数据轨迹中事件进行采样的装置；根据第一采样旋转角来改变第一元数据轨迹采样的装置，于是确定了第一元数据轨迹事件的第一角度调整的采样；根据第一采样旋转角度来改变第二元数据轨迹采样的装置，于是确定了第二元数据轨迹事件的第一角度调整的采样；把第一元和第二元数据轨迹事件的第一角度调整的采样相加的装置，于是确定了对于第一采样旋转角的采样能量值；对第一元和第二元的数据轨迹事件的一组采样重复所述采样、改变和相加步骤的装置，于是确定了对于一组事件的采样的一组采样能量值；把该组采样能量值相加的装置，于是确定了对于第一采样旋转角的采样能量值；对一组采样旋转角重复所述采样、改变和相加步骤的装置，于是确定了对于一组采样角度的一组能量值，及确定对应于该组能量值的最高能量值采样角度的装置。
60．如权利要求59所述的系统，其中所述确定对应于该组能量值的最高能量值的采样角度的装置包括确定能量相对于角度求导数为零时的点的装置。
61．如权利要求59所述的系统，其中所述确定对应于该组能量值的最高能量值采样角度的装置包括存储该组能量值的装置，其中确定了最高能量值，并把与最高能量值有关的角度挑选出来。
62．如权利要求47所述的系统，其中所述确定在第一元探测到的能量与第二元探测到的能量之和处于最大值时定向角的装置包括对第一元数据轨迹中的事件进行采样的装置，于是确定了第一元事件的第一时间采样值；对来自第二元数据轨迹中的事件进行采样的装置，于是确定了来自第二元事件的第一时间采样值；把第一和第二时间采样值进行相乘的装置，于是确定了第一和第二元事件的第一时间采样值的乘积；对第一元事件的第一时间采样值平方的装置，于是确定了第一元的事件的平方后第一时间采样值；对第二元事件的第一时间采样值平方的装置，于是确定了第二元的事件的平方后第一时间采样值；把第二元的事件的平方后第一时间采样值从第一元事件的平方后第一时间采样值中减去的装置，于是确定了事件的平方采样值的差；对于一组事件的时间采样，重复所述采样、相乘和相减步骤的装置，于是确定了一组事件的平方采样值的差，及确定了一组第一和第二元事件的第一时间采样值乘积；把这组来自第一和第二元事件的第一时间采样值乘积求和，并且两倍后除以该组事件的平方采样值差的和的装置，于是确定了角度值；及把角度值的余切值除以2的装置，于是确定了能量值为最大值时的角度。
63．一种处理用一组多元探测器收集的地震数据的系统，包括用于确定勘测中第一多元探测器的第一元相对于第一源信号定向角的装置；用于确定勘测中第一元相对于第二发射源信号定向角的装置；根据所述对第一元相对于第一发射源方向的确定定向和所述对第一元相对于第二发射源方向的确定，指定第一元的接收器定向角的装置；根据所述对接收器定向角的指定，旋转第一元的轨迹的装置，于是确定了第一组旋转轨迹；及对第一组旋转轨迹规定一致极性的装置。
64．如权利要求63所述的系统，其中所述指定第一元的接收器定向角的装置包括调整第一元相对于第二元的定向角方向的装置，其调整的量等于第一元和接收器间直线与第二元和接收器间直线的角度差，于是确定了调整的第一元相对于第二元的定向角，对调整过的定向角与第一元相对于第一发射源的角度统计比较的装置；根据所述统计比较结果指定第一元的接收器定向角的装置；
65．如权利要求64所述的系统，其中所述用于统计比较的装置包括对调整过的定向角和第一元相对于第一发射源的角度进行平均运算的装置。
66．如权利要求63所述的系统，还包括确定勘测中第一元相对于第三发射源信号定向角的装置，其中对第一元的接收器定向角的指定还取决于所述对第一元相对于第三发射源方向的确定。
67．如权利要求66所述的系统，其中所述对第一元接收器定向角指定的装置还包括调整第一元相对于第二发射源的定向角方向的装置，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第二发射源和接收器间直线的角度差，于是确定了调整后的第一元相对于第二发射源的定向角，调整第一元相对于第三发射源的定向角方向的装置，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第三发射源和接收器间直线的角度差，于是确定了调整后的第一元相对于第三发射源的定向角，对调整后的第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行统计比较的装置，及根据所述统计比较，将接收器定向角指定到第一元的装置。
68．如权利要求67所述的系统，其中所述用于统计比较的装置包括对调整的第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行平均运算的装置，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元的装置中包括确定平均运算。
69．如权利要求67所述的系统，其中所述用于统计比较的装置包括对调整的第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源的角度取平均值的装置，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元的装置中包括确定平均值。
70．如权利要求67所述的系统，其中所述用于统计比较的装置包括对第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度确定最小平方拟和的装置，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元上的装置包括确定最小平方拟和。
71．如权利要求67所述的系统，其中用于所述统计比较的装置包括对第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度确定统计分布的装置，及根据所述统计比较所述把接收器定向角指定到第一元上的装置包括确定统计分布的统计有效值。
72．如权利要求71所述的系统，其中用于所述统计分布的装置包括高斯分布。
73．如权利要求63所述的系统，其中所述确定第一元相对于第一发射源的定向角的装置包括在取自第一元的数据点中采用矢端曲线的装置。
74．如权利要求63所述的系统，其中所述确定第一元相对于第一发射源的装置包括确定在第一元探测的能量与在第二元探测的能量之和为最大值时的定向角的装置；根据在和为最大值时对定向角的确定来指定第一元定向角的装置。
75．如权利要求63所述的系统，其中所述确定在第一元探测的能量与在第二元探测的能量之和为最大值时的定向角的装置包括对第一元的数据轨迹中事件进行采样的装置；对第二元的数据轨迹中事件进行采样的装置；根据第一采样旋转角来改变第一元数据轨迹中采样的装置，于是确定了第一元数据轨迹事件的第一角度调整的采样；根据第一采样旋转角度来改变第二元数据轨迹中采样的装置，于是确定了第二元数据轨迹事件的第一角度调整的采样；把第一元和第二元数据轨迹事件的第一角度调整的采样相加的装置，于是确定了对于第一采样旋转角的采样能量值；对第一元和第二元的数据轨迹事件的一组采样重复所述采样、改变和相加步骤的装置，于是确定了对于一组事件的采样的一组采样能量值；把该组采样能量值相加的装置，于是确定了对于第一采样旋转角的采样能量值；对一组采样旋转角重复所述采样、改变和相加步骤的装置，于是确定了对于一组采样角度的一组能量值，及确定对应于该组能量值最高能量值的采样角度的装置。
76．如权利要求75所述的系统，其中所述确定对应于该组能量值中最高能量值的采样角度的装置包括确定能量相对于角度求导数为零时点的装置。
77．如权利要求75所述的系统，其中所述确定对应于该组能量值中最高能量值的采样角度的装置包括存储该组能量值的装置，于是确定了最高能量值，并把与最高能量值有关的角度挑选出来。
78．如权利要求63所述的系统，其中所述确定在第一元探测到的能量与第二元探测到的能量之和处于最大值时的定向角的装置包括对来自第一元数据轨迹中的事件进行采样的装置，于是确定了来自第一元事件的第一时间采样值；对来自第二元数据轨迹中的事件进行采样的装置，于是确定了来自第二元事件的第一时间采样值；把第一和第二时间采样值进行相乘的装置，于是确定了来自第一和第二元的事件的第一时间采样值的乘积；对来自第一元的事件的第一时间采样值平方的装置，于是确定了来自第一元的事件的平方后第一时间采样值；对来自第二元的事件的第一时间采样值平方的装置，于是确定了来自第二元的事件的平方后第一时间采样值；把来自第二元的事件的平方后第一时间采样值从来自第一元的事件的平方后第一时间采样值中减去的装置，于是确定了事件的平方采样值的差；对于一组事件的时间采样，重复所述采样、相乘和相减步骤的装置，于是确定了一组事件的平方采样值的差，及确定了一组来自第一和第二元事件的第一时间采样值乘积；把这组来自第一和第二元事件的第一时间采样值的乘积求和，并且两倍后除以该组事件的平方采样值差的和的装置，于是确定了角度值；及把角度值的余切值除以2的装置，于是确定了能量值为最大值时的角度。
79．如权利要求63所述的系统，其中基于所述对接收器定向角的指定而对来自第一元的轨迹旋转的装置包括把第一元的轨迹乘以定向角余弦的装置，于是确定了第一乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角正弦的装置，于是确定了第二乘积；及把第一和第二乘积相加的装置，于是确定了旋转轨迹。
80．如权利要求63所述的系统，还包括基于所述对接收器定向角的指定，对来自第一元的轨迹进行旋转的装置，于是确定了第二组旋转的轨迹；及对第二组旋转的轨迹规定一致极性的装置。
81．如权利要求80所述的系统，其中根据所述对接收器定向角的指定，对来自第一元的轨迹进行旋转的装置包括把第一元的轨迹乘以定向角余弦的装置，于是确定了第一乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角正弦的装置，于是确定了第二乘积；及把第一和第二乘积相加的装置，于是确定了旋转第一轨迹，及根据所述对接收器定向角的指定，对来自第二元的轨迹进行旋转的装置包括把第一元的轨迹乘以定向角正弦的装置，于是确定了第三乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角余弦的装置，于是确定了第四乘积；及把第三乘积从第四乘积中减去的装置，于是确定了旋转第二轨迹。
82．如权利要求63所述的系统，其中所述对旋转的轨迹组规定一致极性的装置包括把一个事件中第一组旋转轨迹中的第一轨迹极性与该事件中第一组旋转轨迹中的第二轨迹极性进行比较的装置，及对与第一组旋转轨迹中第一轨迹中事件的极性不同的该组中第二轨迹中事件的极性进行改变的装置。
83．如权利要求82所述的系统，其中第一组旋转轨迹的所述第一轨迹靠近该事件的第一组旋转轨迹的所述第二轨迹。
84．如权利要求82所述的系统，其中在所述第一轨迹中的所述事件包括直接射达。
85．如权利要求82所述的系统，其中把一个事件中第一组旋转轨迹中的第一轨迹极性与该事件中第一组旋转轨迹中的第二轨迹极性进行比较，用于所述比较的装置包括对第一轨迹中的事件窗口进行采样的装置，其中确定了第一轨迹采样值，对第一轨迹中的事件窗口进行采样的装置，其中确定了第二轨迹采样值，及把第一轨迹采样乘以第二轨迹采样的装置；同时如果所述相乘结果小于零，那么进行所述改变。
86．如权利要求82所述的系统，其中把一个事件中第一组旋转轨迹中的第一轨迹极性与该事件中第一组旋转轨迹中的第二轨迹极性进行比较，用于所述比较的装置包括对第一轨迹中的事件窗口进行采样的装置，其中确定了一组第一轨迹采样值，对第一轨迹中的事件窗口进行采样的装置，其中确定了第二轨迹采样值，第二轨迹采样值组中的数量对应于第一轨迹采样值组中的数量，及把对应的第一轨迹采样值乘以第二轨迹采样值的装置，于是确定了对应的第一和第二轨迹采样值的乘积；及如果乘积组的乘积负值比正值多，那么进行所述改变。
87．如权利要求82所述的系统，其中所述第一轨迹和所述第二轨迹来自采用共用电缆的接收器。
88．如权利要求82所述的系统，其中所述第一轨迹和所述第二轨迹来自采用不同电缆的接收器。
89．一种处理用一组多元探测器收集的地震数据的装置，包括确定水平元的定向角，根据所述确定对来自第一元的轨迹进行旋转，及根据所述基准轨迹和其他轨迹的对比关系，对基准轨迹和来自第一元的其他轨迹的极性进行匹配。
90．如权利要求89所述的系统，其中所述确定包括对水平元相对于单个发射源的定向角。
91．如权利要求44所述的系统，其中所述确定包括确定勘测中第一元相对于第一发射源信号的定向角；及确定勘测中第一元相对于第二发射源信号的定向角。
92．一种处理用一组多元探测器收集的地震数据的系统，该系统包括确定勘测中第一多元探测器中第一元相对于第一发射源信号定向角的装置；确定勘测中第一多元探测器中第一元相对于第二发射源信号定向角的装置；及用于指定第一元的接收器定向角的装置，该定向角是根据所述对第一元相对于第一发射源方向的确定及对第一元相对于第二发射源方向的确定来指定的；根据所述对接收器定向角的指定，旋转第一元的轨迹的装置，其中确定了第一组旋转的轨迹；及把一致极性指定到第一组旋转轨迹的装置；确定勘测中第一元相对于第三元定向角的装置，其中所述对第一元的接收器定向角的指定还取决于所述对第一元相对于第三发射源方向的确定；其中所述指定第一元的接收器定向角的装置还包括调整第一元相对于第二发射源信号的定向角方向的装置，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第二发射源和接收器间直线的角度差，于是确定了调整后的第一元相对于第二发射源的定向角，调整第一元相对于第三发射源信号的定向角方向的装置，其调整的量等于第一发射源和接收器间直线与第三发射源和接收器间直线的角度差，于是确定了调整后的第一元相对于第三发射源的定向角，对调整后的第一元相对于第二发射源的定向角、调整后的第一元相对于第三发射源的定向角及第一元相对于第一发射源信号的角度进行统计比较的装置，及根据所述统计比较，将接收器定向角指定到第一元的装置；其中用于所述统计比较的装置包括确定下列角度的统计分布的装置，该角度包括第一元相对于第二元的定向角、第一元相对于第三元的调整的定向角及第一元相对于第三元信号的角度；其中根据所述统计比较把接收器定向角指定到第一元上的装置包括统计地指定统计分布有效值；另外还包括根据所述对接收器定向角的指定，旋转来自第二元的轨迹的装置，于是确定了第二组旋转的轨迹；把一致极性指定到第二组旋转轨迹的装置；其中根据所述对接收器定向角的指定，对来自第一元的轨迹进行旋转的装置包括把第一元的轨迹乘以定向角余弦的装置，于是确定了第一乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角正弦的装置，于是确定了第二乘积；及把第一和第二乘积相加的装置，于是确定了旋转第一轨迹，及根据所述对接收器定向角的指定，对来自第二元的轨迹进行旋转的装置包括把第一元的轨迹乘以定向角正弦的装置，于是确定了第三乘积；把接收器第二元的轨迹乘以定向角余弦的装置，于是确定了第四乘积；及把第三乘积从第四乘积中减去的装置，于是确定了旋转第二轨迹；另外其中所述对旋转的轨迹组规定一致极性的装置包括把一个事件中第一组旋转轨迹中的第一轨迹极性与该事件中第一组旋转轨迹中的第二轨迹极性进行比较的装置，及对与第一组旋转轨迹中第一轨迹中事件的极性不同的该组中第二轨迹中事件的极性进行改变的装置。
全文摘要
本发明提供用于多元地震检波器的定向、旋转轨迹和修正轨迹之间极差的方法和系统。根据典型实施例,根据对一个或多个水平元与一个或多个发射源之间角度的确定,来指定接收器定向角。
文档编号G01V1/28GK1305596SQ99807182
公开日2001年7月25日 申请日期1999年3月3日 优先权日1998年6月8日
发明者E·马德特森, J·李, M·S·阿尔坦, X·朱 申请人:Pgs数据处理公司