BRPI0902827A2

BRPI0902827A2 - método para somar sinais de cabo rebocado de sensor duplo usando análise de efeito fantasma de cruzamento

Info

Publication number: BRPI0902827A2
Application number: BRPI0902827-7A
Authority: BR
Inventors: Frederick James Barr; Stig Rune Lennart Tenghamn
Original assignee: Pgs Geophysical As
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2010-07-06
Also published as: NO341563B1; BRPI0902827B1; US20100054081A1; GB0914770D0; GB2462914A; NO20092783L; US8089825B2; GB2462914B

Abstract

MéTODO PARA SOMAR SINAIS DE CABO REBOCADO DE SENSOR DUPLO USANDO ANáLISE DE EFEITO FANTASMA DE CRUZAMENTO. A presente invenção refere-se a um sinal de velocidade de partícula fundido é gerado pela combinação de um sinal de velocidade vertical de partícula escalado em uma amplitude de alta frequência com o uso de um ângulo de chegada dependente do tempo como determinado por análise de efeito fantasma de cruzamento, com um sinal de velocidade de partícula simulado, calculado em uma amplitude de baixa frequência de um sinal de pressão que usa um filtro de variação de tempo baseado no ângulo de chegada dependente do tempo. Sinais de pressão e velocidade vertical de partícula combinados são gerados a partir dos sinais de pressão e velocidade de partícula fundido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOPARA SOMAR SINAIS DE CABO REBOCADO DE SENSOR DUPLO U-SANDO ANÁLISE DE EFEITO FANTASMA DE CRUZAMENTO".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se em geral ao campo da prospec-ção geofísica. Mais particularmente, a invenção está relacionada ao campode atuação de ruído no fluxo de dados de cabo sísmico marinho de sensor duplo.

Descrição da Técnica Relacionada

Na indústria de petróleo e gás, a prospecção geofísica é usadacomumente para auxiliar na pesquisa para, e em avaliações de formaçõessubterrâneas. As técnicas de prospecção geofísica produzem conhecimentoda estrutura subsuperfície da terra, a qual é útil para descobrir e extrair re-cursos minerais valiosos, particularmente depósitos de hidrocarboneto taiscomo petróleo e gás natural. Uma técnica bem-conhecida de prospecçãogeofísica é um levantamento sísmico. Em um levantamento sísmico baseadoem terra, um sinal sísmico é gerado na ou perto da superfície da terra e en-tão se desloca para baixo dentro da subsuperfície da terra. Em um levanta-mento sísmico marinho, o sinal sísmico pode também descer através de umcorpo de água que recobre a subsuperfície da terra. As fontes de energiasísmicas são usadas para gerar o sinal sísmico o qual, após propagar-sedentro da terra, é pelo menos parcialmente refletido por refletores sísmicossubsuperfície. Tais refletores sísmicos tipicamente são interfaces entre for-mações subterrâneas que têm propriedades elásticas diferentes, especifi-camente velocidade da onda sonora e densidade da rocha, as quais levam adiferenças na impedância acústica nas interfaces. A energia sísmica refletidaé detectada e gravada por sensores sísmicos (também chamados recepto-res sísmicos) na ou perto da superfície da terra, em um corpo de coberturade água, ou a profundidades conhecidas em furos de sondagem.

Os dados resultantes obtidos na execução de um levantamentosísmico são processados para fornecer informação relacionada à estruturageológica e propriedades de formações subterrâneas na área levantada. Osdados sísmicos processados são processados para exibição e análise doconteúdo de hidrocarboneto potencial destas formações subterrâneas. Oobjetivo do processamento de dados sísmicos é extrair tanta informaçãoquanto possível dos dados sísmicos, relativas a formações subterrâneaspara formar uma imagem adequada da subsuperfície geológica. Para identi-ficar locações na subsuperfície da Terra onde há uma probabilidade de a-char acúmulos de petróleo, grandes somas de dinheiro são gastas na obten-ção, processamento, e interpretação de dados sísmicos. O processo deconstruir as superfícies refletoras que definem as camadas subterrâneas deinteresse da terra, a partir dos dados sísmicos gravados, fornece uma ima-gem da terra em profundidade ou tempo.

A imagem da estrutura da subsuperfície da Terra é produzidapara permitir a um intérprete selecionar locações com a maior probabilidadede ter acúmulos de petróleo. Para verificar a presença de petróleo, um poçotem que ser furado. Perfurar poços para determinar se depósitos de petróleoestão presentes ou não, é um empreendimento extremamente caro e demo-rado. Por esta razão, existe uma necessidade constante de melhorar o pro-cessamento e exibição de dados sísmicos, para assim produzir uma imagemda estrutura da subsuperfície da Terra que irá melhorar a capacidade de umintérprete, seja a interpretação feita por um computador ou por um ser hu-mano, para estimar a probabilidade de que exista um acúmulo de petróleoem uma localização particular na subsuperfície da Terra.

As fontes sísmicas apropriadas para gerar o sinal sísmico emlevantamentos sísmicos podem incluir explosivos ou vibradores. Levanta-mentos sísmicos marinhos tipicamente empregam uma fonte sísmica sub-mersa rebocada por um navio e periodicamente ativada para gerar um cam-po de onda acústico. A fonte sísmica que gera o campo de onda pode ser devários tipos, que incluem uma pequena carga de explosivo, uma descargaou arco elétrico, um vibrador marinho, e, tipicamente, uma arma de ar. Tipi-camente, uma fonte sísmica marinha não consiste em um único elementofonte, mas de um arranjo distribuído espacialmente de elementos fonte. Estadisposição é particularmente verdadeira para armas de ar, atualmente a for-ma mais comum de fonte sísmica marinha. Em um arranjo de armas de ar,cada arma de ar tipicamente armazena e rapidamente solta um volume dife-rente de ar fortemente comprimido, formando um impulso de curta duração.

Os tipos apropriados de sensores sísmicos, tipicamente incluemsensores de velocidade, particularmente em levantamentos em terra, e sen-sores de pressão de água, particularmente em levantamentos marinhos. Al-gumas vezes sensores de deslocamento de partículas, sensores de acelera-ção de partículas, ou sensores de gradiente de pressão são usados no lugarde ou adicionalmente a sensores de velocidade de partículas. Sensores develocidade de partículas e sensores de pressão de água são comumenteconhecidos na técnica como geofones e hidrofones, respectivamente. Sen-sores sísmicos podem ser dispostos sozinhos, mas mais comumente sãodispostos em arranjos de sensores. Adicionalmente, os sensores de pressãoe os sensores de velocidade de partículas podem ser dispostos juntos emum levantamento marinho, colocados em pares ou pares de arranjos.

Em um típico levantamento sísmico marinho, um navio de levan-tamento sísmico se desloca na superfície da água, tipicamente a aproxima-damente 5 nós, e contém equipamentos de aquisição sísmica, tais comocontrole de navegação, controle de fonte sísmica, controle de sensor sísmi-co, e equipamento de gravação. O equipamento de controle de fonte sísmicafaz com que uma fonte sísmica rebocada no corpo de água pelo navio sís-mico atue a intervalos de tempo selecionados. Cabos sísmicas, tambémchamados de cabos sísmicos, são estruturas alongadas iguais o cabos re-bocadas no corpo da água pelo navio de levantamento sísmico que reboca afonte sísmica ou por outro navio de levantamento sísmico. Tipicamente, umapluralidade de cabos sísmicos é rebocada atrás de um navio sísmico.

Quando o arranjo de armas de ar é disparado, um impulso deonda sonora se desloca em sentido descendente através da água e dentroda terra. A cada interface onde o tipo de rocha muda, uma parte daquelaonda sonora é refletida de volta em direção a superfície e de volta dentro dacamada de água. Após a onda refletida alcançar o cabo, a onda continua ase propagar para a interface água/ar na superfície da água, a partir da qual aonda é refletida para baixo, e é novamente detectada pelos hidrofones nocabo. A superfície da água é um bom refletor e o coeficiente de reflexão nasuperfície da água é próximo a unidade em magnitude e é negativo em sinalpara ondas de pressão. As ondas de pressão refletidas na superfície irãoassim ser deslocadas de fase em 180 graus relativos às ondas se propa-gando para cima. A onda se propagando para baixo gravada pelo receptor écomumente referenciada como a reflexão de superfície ou sinal "fantasma".

Devido à reflexão da superfície, a superfície da água atua como um filtro, oque cria cortes espectrais no sinal gravado, tornando difícil gravar dados forade uma largura de banda selecionada. Devido à influência da reflexão desuperfície, algumas freqüências no sinal gravado são amplificadas e algu-mas freqüências atenuadas.

Atenuação máxima ocorre a freqüências para as quais a distân-cia de propagação entre o hidrofone de detecção e a superfície da água é ametade do tamanho da onda. A atenuação máxima de ondas de pressãoocorre a freqüências para as quais a distância de propagação entre o hidro-fone de detecção e a superfície da água é um quarto do tamanho de onda. Otamanho de onda de ondas acústicas é igual à velocidade dividida pela fre-quência, e a velocidade de uma onda acústica na água é aproximadamente1500 metros/segundo. Desta maneira, a localização no espectro de freqüên-cia do corte espectral resultante é facilmente determinável. Por exemplo,para um cabo sísmico a uma profundidade de 7 metros, e ondas com inci-dência vertical, a atenuação máxima ocorre a uma freqüência de aproxima-damente 106 Hz e a amplificação máxima ocorre a uma freqüência de apro-ximadamente 54 Hz.

Um sensor de movimento de partículas, tal como um geofone,tem uma sensitividade direcional, enquanto um sensor de pressão, tal comoum hidrofone não tem. Desta maneira, os sinais de campo de onda ascen-dentes detectados por um geofone e hidrofone localizados juntos estarão emfase, enquanto os sinais de campo de onda descendentes serão gravados180 graus fora de fase. Várias técnicas têm sido propostas para o uso destadiferença para reduzir os cortes espectrais causados pela reflexão de super-fície e, se as gravações são feitas no fundo do mar, para atenuar múltiplostransmitidos pela água. Deveria ser observado que uma alternativa para tero geofone e o hidrofone co-locados, é ter densidade espacial suficiente dossensores para que os respectivos campos de onda gravados pelo hidrofonee geofone possam ser interpolados ou extrapolados para produzir os doiscampos de onda na mesma localização.

É bem-conhecido na técnica que os sinais de pressão e movi-mento de partículas podem ser combinados para derivar ambos os camposde onda ascendentes e descendentes. Para as gravações do fundo do mar,os campos de onda ascendente e descendente podem posteriormente sercombinados para remover o efeito da reflexão de superfície e para atenuarmúltiplos transmitidos na água no sinal sísmico. Para aplicações de caborebocado, entretanto, o sinal de movimento de partículas tem sido conside-rado como tendo utilidade limitada por causa do alto nível de ruído no sinalde movimento de partículas. Entretanto, se os sinais de movimento de partí-culas pudessem ser fornecidos para aquisição de cabo rebocado, o efeito de"fantasmas" de reflexão de superfície poderia ser removido dos dados.

Tem sido difícil, entretanto, alcançar o mesmo tamanho de ban-da nos dados de sensor de movimento como nos dados de sensor de pres-são, por causa do ruído induzido por vibrações no cabo, o qual é sentidopelos sensores de movimento de partículas. O ruído é, entretanto, principal-mente confinado as baixas freqüências. Um caminho para reduzir o ruído éter vários sensores, espaçados proximamente um do outro, e ligados emsérie ou em paralelo. Esta abordagem, entretanto, nem sempre reduz o ruí-do o suficiente para fornecer uma proporção de sinal-ruído satisfatória para oprocessamento sísmico adicional.

A aquisição convencional sísmica marinha 3D por cabo reboca-do usualmente resulta em amostragem espacial assimétrica e dobra entre asdireções em linha e cruzada. A densidade de amostras é mais densa na di-reção em linha (paralela os cabos rebocadas) do que na direção cruzada(perpendicular os cabos rebocadas). A assimetria é devida a um espaça-mento maior entre os receptores em cabos separadas do que entre recepto-res na mesmo cabo. Esta assimetria pode levar a uma sobreposição espaci-al dos dados de amostra na direção cruzada. A sobreposição interfere comos esforços para combinar os sinais de pressão e movimento de partículaspara derivar os campos de onda ascendente e descendente.

Assim, existe uma necessidade de um método para atenuaçãode ruídos de baixa freqüência achados em sinais de sensor de velocidadevertical de partículas, quando combinando sensor de pressão e sensor develocidade vertical de partículas em dados de cabo sísmico de sensor duplo,a qual é responsável por ângulos não-verticais de incidência, também co-nhecidos como ângulos de chegada.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A invenção é um método para combinar sinais de pressão e si-nais de velocidade vertical de partículas em cabos rebocadas de sensor du-pio. Um sinal de velocidade de partículas fundido é gerado pela combinaçãodo sinal de velocidade vertical de partículas gravado, escalado em uma am-plitude de freqüência superior usando um ângulo de chegada dependente dotempo como determinado pela análise de efeito fantasma de cruzamento,com um sinal de velocidade de partículas simulado, calculado em uma am-plitude de freqüência baixa de um sinal de pressão gravado usando um filtrode variação de tempo baseado no ângulo de chegada dependente do tempo.

Os sinais de pressão e velocidade vertical de partículas combinados sãogerados pela combinação do sinal de pressão gravado e os sinais de veloci-dade de partículas fundidos.

BREVE DESCRIÇÃO DAS fiquraS

A invenção e suas vantagens podem ser entendidas mais facil-mente pela referência a descrição detalhada a seguir e as figuras em anexo,nas quais:

A figura 1 é um fluxograma ilustrando uma modalidade da inven-ção_para combinar sinais de pressão e de velocidade vertical de partículasem cabos rebocadas de sensor duplo;

A figura 2 é um fluxograma ilustrando uma modalidade da inven-ção para gerar um sinal de velocidade de partículas fundido;

A figura 3 é um fluxograma ilustrando uma modalidade da inven-ção para combinar um sinal de pressão gravado ao sinal de velocidade departículas fundido da figura 2;

A figura 4 é um fluxograma ilustrando uma modalidade da inven-ção para determinar ângulos de chegada da análise de efeito fantasma decruzamento na figura 3;

A figura 5 é um fluxograma ilustrando uma modalidade da inven-ção para determinar uma correlação cruzada com atraso zero, normalizadade registros de efeito fantasma de cruzamento na figura 4;

A figura 6 é um gráfico do ângulo de chegada vertical como umafunção do tempo de gravação;

A figura 7 é uma seção de registros sintéticos de pressão e velo-cidade vertical de partículas;

A figura 8 é uma seção dos registros sintéticos mostrados nafigura 7 estendidos abaixo para 3,0 segundos;

A figura 9 é uma seção de registros sintéticos de pressão e velo-cidade vertical de partículas com um primeiro tempo de retardo de efeito fan-tasma de cruzamento;

A figura 10 é uma seção de registros sintéticos de pressão e ve-locidade vertical de partículas com um segundo tempo de retardo de efeitofantasma de cruzamento;

Ao mesmo tempo em que a invenção será descrita em conexãocom suas modalidades preferenciais, ficará entendido que a invenção nãoestá limitada a estas. Ao contrário, a invenção pretende cobrir todas as al-ternativas, modificações, e equivalências que possam ser incluídas dentrodo escopo da invenção, como definido pelas reivindicações em anexo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Um cabo sísmico de sensor duplo grava o campo de onda sís-mico usando ambos os sensores de pressão e de velocidade vertical de par-tículas, permitindo uma decomposição posterior do campo de onda total emcomponentes ascendentes e descendentes. O erro na estimativa destescomponentes é aumentado pelo ruído em qualquer dos dois sensores, maso ruído tipicamente é maior no sensor de velocidade vertical de partículas. Oruído indesejado de baixa freqüência no sensor de velocidade vertical departículas pode ser retirado antes da decomposição, pela substituição daparte de baixa freqüência nos dados de velocidade vertical de partículas porum sinal de velocidade vertical de partículas calculado a partir do sinal depressão. Esta predição leva em conta fatores que incluem as propriedadesdo meio de propagação, o ângulo de incidência da energia entrante e o "fan-tasma" que chega a partir da reflexão do campo de onde sísmico na superfí-cie do mar. Este processo de substituição reduz a contribuição do sensor develocidade vertical de partículas ruidoso.

Este processo de substituição de freqüência é descrito de formamais completa na Patente N° US 7.359.283 B2, de Svein Vaage, e outros,entitulada "System for Combining Signals of Pressure Sensors and ParticleMotion Sensors in Marine Seismic Streamers", depositado em 15 de abril de2008, e atribuído a uma companhia afiliada da requerente da presente in-venção. Vaage e outros descrevem um método para a combinação de si-nais, o sinal do sensor de pressão gravado e o sinal do sensor de movimen-to de partículas, o sinal do sensor de pressão gravado que tem uma largurade banda que compreende uma primeira amplitude de freqüência e uma se-gunda amplitude de freqüência, a primeira amplitude de freqüência que sãoas freqüências mais baixas do que a segunda amplitude de freqüência, e osinal do sensor de movimento de partículas gravado que tem uma largura debanda que compreende pelo menos a segunda amplitude de freqüência. Ométodo compreende calcular um sinal do sensor de movimento de partículasna primeira amplitude de freqüência a partir do sinal do sensor de pressãogravado, e desse modo gerar um sinal de sensor de movimento de partícu-las simulado na primeira amplitude de freqüência, fundindo o sinal do sensorde movimento de partículas simulado apenas na primeira amplitude de fre-quência com o sinal do sensor de movimento de partículas gravado na se-gunda amplitude de freqüência para gerar um sinal do sensor de movimentode partículas fundido que tem substancialmente a mesma largura de bandaque a largura de banda do sinal do sensor de pressão gravado, e entãocombinar o sinal do sensor de pressão gravado e o sinal de sensor de mo-vimento de partículas fundido para processamento adicional.

A invenção supera os problemas de sobreposição espacial porfornecer um método que executa todas as operações em cada par corres-pondente de registros gravados de pressão e velocidade vertical de partícu-las em cada estação receptora do cabo. Assim, o método da invenção nãorequer modificações na geometria de gravação de aquisição para evitar asobreposição espacial.

A invenção emprega os sinais combinados dos sensores depressão (tipicamente hidrofones) e sensores de velocidade de partículas ver-tical (tipicamente geofones) localizados em cabos sísmicas. Os sinais com-binados podem então ser utilizados para gerar os componentes ascendentese descendentes do campo de ondas, os quais são úteis para processamentosísmico adicional, tal como atenuação de múltiplos em dados sísmicos mari-nhos. Visto que um sinal de velocidade vertical de partículas é freqüente-mente contaminado por ruído de baixa freqüência devido às vibrações nocabo rebocado, a proporção sinal-ruído para os sinais combinados poderiaser insatisfatória. O sinal de velocidade vertical de partículas pode ser calcu-lado a partir do sinal do sensor de pressão dentro de uma dada amplitude defreqüência se o espectro do sinal do sensor de pressão tiver uma proporçãosinal-ruído satisfatória dentro desta amplitude de freqüência (e não tiver cor-tes dentro desta amplitude de freqüência) e se a profundidade dos sensoresde pressão e velocidade de partículas vertical for conhecida. Se a profundi-dade dos sensores for desconhecida, a profundidade pode ser calculada apartir da freqüência dos cortes no espectro introduzidos pela reflexão de su-perfície, um processo que é bem-conhecido na técnica.

A parte de baixa freqüência do sinal de velocidade de partículasvertical tipicamente necessitará ser substituído porque ele tem uma propor-cão sinal-ruído baixa. A parte correspondente do sinal do sensor de pressãoa ser usada para calcular o sinal de movimento de partículas terá tipicamen-te uma boa proporção sinal-ruído nesta amplitude de freqüência baixa. Por-tanto, a profundidade do sensor de pressão é escolhida preferencialmentetal que a freqüência do primeiro corte espectral no sinal do sensor de pres-são causado pela reflexão de superfície seja maior do que a amplitude defreqüência baixa na qual o sinal de velocidade vertical de partículas é calcu-lado e substituído.

O método da invenção é computar os ângulos de chegada não-verticais </>(t), a cada estação de recepção de sensor duplo, como uma fun-ção do tempo de gravação f, a partir da reflexão fantasma atrasos de tempodos eventos de reflexão, os quais dependem das velocidades horizontaisaparentes dos eventos de reflexão nos tempos no domínio de tempo-deslocamento da fonte para receptor (x,f), como determinado das análisesde efeito fantasma de cruzamento. Se o sinal de velocidade vertical de partí-culas gravado g(t) não estiver corrompido pelo ruído, então cada amostra detempo daquele sinal de velocidade vertical de partículas gravado g(t) é sim-plesmente escalado pelo fator ( FORMULA )antes de combiná-lo com seu cor-respondente sinal de pressão gravado h(t). Se, entretanto, o sinal de veloci-dade vertical de partículas gravado g(t) estiver corrompido pelo ruído, entãoa invenção fornece um método eficaz para manipular a computação de subs-tituição de freqüência baixa do sinal de velocidade vertical de partículas.

As figuras 1-5 mostram fluxogramas ilustrando modalidades dainvenção para atenuar ruídos de freqüência baixa em dados de cabo sísmicode sensor duplo. A figura 1 é um fluxograma que ilustra uma descrição geralda invenção. As figuras 2-3 são fluxogramas que ilustram partes particularesadicionais da invenção como descrito na figura 1. A figura 4 é um fluxogramaque ilustra a análise de efeito fantasma de cruzamento para determinaçãode ângulos de chegada na figura 3. A figura 5 é um fluxograma que ilustra acorrelação cruzada de atraso zero e normalizada empregada na análise deefeito fantasma de cruzamento na figura 4.

A figura 1 é um fluxograma ilustrando uma modalidade da inven-ção para combinar os sinais de pressão e os sinais de velocidade verticai departículas em cabos rebocadas de sensor duplo.

No bloco 11, um sinal de velocidade de partículas fundido é ge-rado pela fusão de um sinal de velocidade vertical de partículas, escaladoem uma amplitude de freqüência mais alta usando um ângulo de chegadadependente do tempo como determinado pela análise de efeito fantasma decruzamento, com um sinal de velocidade de partículas simulado, calculadoem uma amplitude de freqüência baixa a partir de um sinal de pressão gra-vado usando um filtro com variação temporal baseado no ângulo de chegadadependente do tempo.

No bloco 12, os sinais de pressão e velocidade vertical de partí-culas combinados são gerados pela combinação do sinal de pressão grava-do e dos sinais de velocidade de partículas fundidos do bloco 11.

A figura 2 é um fluxograma ilustrando uma modalidade da inven-ção para gerar um sinal de velocidade de partícula fundido. A figura 2 ilustraem mais detalhes a parte da invenção discutida no bloco 11 da figura 1 acima.

No bloco 21, os sinais de pressão h(t) e sinais de velocidade ver-tical de partículas g(t) são gravados em uma estação receptora em um caborebocado de sensor duplo. Está dentro do escopo da invenção que outrostipos de sensores sejam empregados na invenção. Assim, para generaliza-ção, os sinais gravados serão referenciados como sinais de pressão em vezde sinais de sensor de pressão e como sinais de velocidade de partículasem vez de sinais de sensor de velocidade de partículas. Os outros tipos desensores sísmicos que poderiam ser incluídos, mas não estão limitados a,sensores de velocidade de partículas multidirecional, sensores de desloca-mento de partículas, sensores de aceleração de partículas, ou sensores degradiente de pressão para serem usados no lugar de ou adicionalmente aossensores de velocidade vertical de partículas. Os sensores de pressão e develocidade vertical de partículas podem ser dispostos sozinhos, mas maiscomumente são dispostos em arranjos de sensores. Adicionalmente, ossensores de pressão e sensores de velocidade de partículas são tipicamenteposicionados juntos nos cabos, colocados em pares ou em pares de arran-jos.

O método da invenção emprega sensores de movimento de par-tículas que são responsivos aos movimentos de partículas do meio ao qualos sensores de movimento estão acoplados, tipicamente água. Em geral, ossensores de movimento de partículas podem ser responsivos ao desloca-mento das partículas, a velocidade das partículas, ou a aceleração das par-tículas no meio. Os sensores de velocidade de partículas são tipicamenteempregados e assim são usados para ilustrar a presente invenção. Se foremusados sensores de movimento que sejam responsivos a posição, o sinal deposição é preferencialmente derivado para convertê-lo em um sinal de velo-cidade, por meios computacionais bem-conhecidos na técnica. Se sensoresde movimento são usados os quais são responsivos a aceleração (tal comoacelerômetros), então o sinal de aceleração é integrado para convertê-lo emum sinal de velocidade, por meios computacionais bem-conhecidos na técnica.

No bloco 22, o sinal de pressão gravado h(t) e o sinal de veloci-dade vertical de partículas g(t) do bloco 21 são transformados temporalmen-te de um domínio de tempo para fornecer H(uj) e G(üj), respectivamente, emum domínio de freqüência. Na discussão a seguir, os sinais no domínio tem-po são denotados por letras minúsculas, enquanto os mesmos sinais no do-mínio freqüência são denotados pelas correspondentes letras maiúsculas.Aqui, a) é a freqüência radial em radianos/segundo, igual a 27tf para a fre-qüência temporal fem Hertz. Em uma modalidade ilustrada da invenção, oscálculos (e operações seguintes) são feitos no domínio freqüência. Assim, astransformações podem ser feitas por transformação temporal, bem-conhe-cida, tal como, por exemplo, transformação Fourier. Entretanto, esta escolhade transformação é por conveniência apenas e não significa uma limitaçãoda invenção.

Adicionalmente, os sinais de pressão e velocidade vertical departículas transformados, H(üj) e G(w), respectivamente, são corrigidos paradiferenças relativas nas funções de transferência de instrumentos, que cor-respondem a respostas de impulso de instrumentos no domínio de tempo.Estas correções poderiam estar ou corrigindo a amplitude e fase dos sinaisde pressão para corresponder aos sinais de velocidade de partículas, ou, emuma modalidade alternativa, corrigindo os sinais de velocidade de partículaspara corresponderem aos sinais de pressão, ou, em uma modalidade alter-nativa adicional, corrigido ambos os conjuntos de dados para uma base co-mum. A correção para diferenças relativas em respostas de impulso de ins-trumentos é bem-conhecida na técnica. Finalmente, um escalamento de am-plitude igual à impedância acústica na água é aplicado, preferencialmenteaos sinais de velocidade de partículas para correção das diferenças relativasnas amplitudes de pressão e velocidade de partículas. Isto também é bem-conhecido na técnica.

No bloco 23, um primeiro conjunto de ângulos de chegada {^} éselecionado. O primeiro conjunto de ângulos de chegada {^} é selecionadopara cobrir uma amplitude de ângulos de chegada, medidos a partir da verti-cal, que se espera sejam encontrados para pequenas ondulações de refle-xão nos sinais de pressão gravados h(t) e sinais de velocidade vertical departículas g(t) obtidos no bloco 21. O primeiro conjunto de ângulos de che-gada {0j} pode ser designado como o conjunto {</>j, para j = 0,1,2,...,J} paraalguma quantidade total selecionada dos ângulos de chegada iguais a J+1.

Em uma modalidade exemplo com J = 60, um conjunto de 61 ângulos dechegada ^ são iguais ao conjunto {^} = {0°,10,2°,...,600}, que correspondeaj = 0,1,2,...,60, respectivamente.

No bloco 24, um ângulo de chegada ^ é selecionado do primei-ro conjunto de ângulos de chegada {</>j} no bloco 23. Preferencialmente, osângulos de chegada são selecionados em uma maneira sistemática, tal co-mo avançar seqüencialmente através dos ângulos de chegada na ordem j=0,1,2.....J.

No bloco 25, um sinal de velocidade de partícula simulado Gy.calc(u)) é calculado em uma amplitude de freqüência mais baixa de um sinalde pressão transformado H(cü) do bloco 22, para o ângulo de chegada <f>jselecionado no bloco 24 do primeiro conjunto de ângulos de chegada {^}. Aparte de baixa freqüência do espectro de freqüência de velocidade de partí-culas Gfalc(u)) pode ser calculado do correspondente espectro de freqüênciade pressão H(uj) apenas, isto é, sem usar o sinal de velocidade vertical departículas gravado na amplitude da baixa freqüência. Este cálculo pode serfeito, por exemplo, pelo uso da expressão:

<formula>formula see original document page 15</formula>

na amplitude de baixa freqüência. Na Equação (1), Zj é um operador de a-traso de tempo, o qual pode ser expresso por:

<formula>formula see original document page 15</formula>

onde o atraso de tempo da reflexão fantasma em segundos dada por:

<formula>formula see original document page 15</formula>

Aqui, i = 4-i é a unidade imaginária, ^ é o ângulo de chegadaselecionado no bloco 24, Dê a profundidade de recepção em metros e cé avelocidade do som no meio em metros/segundo. Na água, c é tipicamenteaproximadamente 1500 m/s. A profundidade D pode ser determinada porqualquer meio conhecido na técnica, tal como por um sensor de profundida-de ou um cálculo.

Para cada valor de ângulo de chegada ^, a Equação (1) é ava-liada para valores de freqüência cú que correspondem a freqüência f de am-plitude de aproximadamente 1 Hz até um valor menor do que aquele que faza diferença (I - Zj) ser igual a zero, isto é, o primeiro corte de freqüência dife-rente de zero no espectro de freqüência H(uj) do sinal do sensor de pressão.

No bloco 26, o sinal de velocidade vertical de partículas trans-formado G(íü) do bloco 22 é escalado em uma amplitude de freqüência maisalta. O sinal de velocidade vertical de partículas transformado G(üj) do bloco22 é escalado em amplitude para compensar pela sensitividade vertical dossensores de velocidade de partículas vertical. Em particular, o sinal de velo-cidade vertical de partículas transformado G(u>) é escalado em uma amplitu-de de freqüência mais alta ao ser dividida pelo cosseno do ângulo de chega-da jj selecionado no bloco 24 do primeiro conjunto de ângulos de chegadagerando um sinal de velocidade de partículas escalado Gfcal(oj). Assim:

<formula>formula see original document page 15</formula>

na amplitude de freqüência mais alta. Em uma modalidade particular, a am-plitude de freqüência mais baixa do bloco 25 e a amplitude de freqüênciamais alta aqui no bloco 26 se combinam para igualar a largura de banda totaldo sinal de sensor de pressão transformado H(u)) do bloco 22.

No bloco 27, o sinal de velocidade de partículas simulado Gj.(cü), calculado na amplitude de freqüência mais baixa no bloco 25, é fun-dido com o sinal de velocidade de partículas escalado Gjpalc(u)), escalado naamplitude de freqüência mais alta no bloco 26, para gerar um sinal de velo-cidade de partículas fundido Gjmerg(uj) que tem substancialmente a mesmalargura de banda que a largura de banda do sinal de pressão gravado H(cü),para o ângulo de chegada ^ selecionado no bloco 24. Em uma modalidadeparticular, esta fusão é feita como descrito acima na Patente N° US7.359.283 B2 por Vaage e outros, discutida acima.

No bloco 28, o sinal de velocidade de partículas fundido Gj.mer9(u)) do bloco 27 é transformado inversamente do domínio de freqüênciapara apresentar gjmer9(t) de volta no domínio de tempo. Como acima, estatransformação temporal inversa pode ser feita por qualquer transformaçãobem-conhecida, tal como, por exemplo, transformação de Fourier inversa.

Entretanto, esta escolha de transformação é apenas por conveniência e nãosignifica uma limitação da invenção.

No bloco 29, é determinado se resta algum ângulo de chegada0j do primeiro conjunto de ângulos de chegada {^} selecionado no bloco23. Se não resta nenhum ângulo de chegada ^, então o processo termina.

A figura 3 é um fluxograma ilustrando uma modalidade da in-venção para combinar um sinal de pressão gravado com o sinal de velocida-de de partícula fundido da figura 2. A figura 3 ilustra em mais detalhes a par-te da invenção discutida no bloco 12 da figura 1, acima.

No bloco 31, um registro de pressão e um registro de velocidadevertical de partículas são extraídos dos sinais de pressão h(t) e dos sinais develocidade vertical de partículas g(t), respectivamente, gravados no bloco 21da figura 2. Os registros sísmicos correspondem aos dados sísmicos obtidosem cada localização de sensor nos cabos sísmicos de sensor duplo.

No bloco 32, amostras de tempo são extraídas em um tempogravado t nos registros de pressão e de velocidade de partículas vertical ex-traídas no bloco 31 do sinal de pressão h(t) e do sinal de velocidade verticalde partículas g(t), respectivamente.

No bloco 33, um ângulo de chegada é determinado no tempogravado nas amostras de tempo extraídas no bloco 32 dos registros depressão e velocidade vertical de partículas extraído no bloco 31. Em umamodalidade da invenção, o cálculo do ângulo de chegada </>k é feito por meiode análise de efeito fantasma de cruzamento. Esta análise de efeito fantas-ma de cruzamento é descrita em mais detalhes na discussão com respeitoao fluxograma na figura 4.

No bloco 34, é determinado qual ângulo de chegada <f>j do pri-meiro conjunto de ângulos de chegada (^) do bloco 23 da figura 2 é maispróximo ao ângulo de chegada <f>k do segundo conjunto de ângulos de che-gada determinados no bloco 33.

No bloco 35, uma amostra de tempo do sinal de pressão grava-do h(t) é combinada com uma amostra de tempo do sinal de velocidade departículas fundido gjmer9(t) correspondente do bloco 28 da figura 2, estas cor-respondem ao ângulo de chegada ^ do primeiro conjunto de ângulos dechegada determinado no bloco 34. Em uma modalidade particular, a combi-nação de amostras de tempo se refere à construção dos componentes as-cendentes e descendentes do campo de onda a partir da combinação apro-priada de amostras de tempo dos sinais de pressão e sinais de velocidadede partículas. Em particular, o componente ascendente do campo de ondapode ser calculado a partir da adição apropriada dos sinais de pressão esinais de velocidade de partículas, enquanto o componente descendente docampo de onda pode ser calculado a partir da subtração apropriada do sinalde velocidade de partículas do sinal de pressão, como é bem-conhecido natécnica de processamento de dados sísmicos.

No bloco 36, é determinado se existem mais amostras de tempodo bloco 32 nos registros sísmicos do bloco 31. Se existirem mais amostras,então o processo retorna ao bloco 32 para extrair outro par de amostras detempo. Se não existirem mais amostras de tempo, então o processo conti-nua no bloco 37.

No bloco 37, os resultados da combinação de amostras de tem-po do bloco 25 são saídos como registros combinados.

No bloco 38, é determinado se existem mais registros sísmicosdo bloco 31 nos sinais de pressão e nos sinais de velocidade vertical de par-tículas. Se existem mais registros sísmicos, então o processo retorna ao blo-co 31 pra extrair outro par de registros sísmicos. Se não existem mais regis-tros, então o processo termina.

As figuras 6-11 mostram gráficos, seções e vistas que ilustramas modalidades da invenção discutida com referência aos fluxogramas nasfiguras 1-5. As figuras 6-8 ilustram elementos do método da invenção comregistros sísmicos sintéticos. As figuras 9-10 ilustram elementos de análisede efeito fantasma de cruzamento com registros sísmicos sintéticos.

A figura 6 apresenta graficamente o ângulo de chegada $(t) 61em um plano vertical como uma função do tempo de gravação f para os re-gistros sísmicos sintéticos apresentados na figura 7. O deslocamento tiro-receptor dos registros de pressão e velocidade de partículas vertical da figu-ra 7 é 1500 metros, e a profundidade da água é 500 metros. Pode ser vistoque os ângulos verticais de incidência 61 têm amplitude de aproximadamen-te 57 graus a 1,20 segundos 62 (a reflexão do fundo da água) a aproxima-damente 5 graus a 3,0 segundos 63.

A figura 7 é uma seção de registros sintéticos de pressão e velo-cidade vertical de partículas. O primeiro registro 71 da figura 7 é o registrodo sensor de pressão sintético computado usando uma ondulação de armade ar de fase mínima para cada refletor, coeficientes de reflexão randômi-cos, atrasos de tempo de efeito fantasma que correspondem aos ângulos dechegada da figura 6 e uma profundidade do cabo de 15 metros. O segundoregistro 72 é o registro de velocidade vertical de partículas correspondente.Note que as amplitudes deste registro de velocidade vertical de partículas 72são menores do que aqueles do registro de pressão 71 por causa dos nume-rosos ângulos de chegada não-verticais das primeiras reflexões. Note tam-bém que lá não existem fortes ruídos de baixa freqüência que poderiam tipi-camente corromper um sinal de velocidade de partículas real de um cabo desensor duplo. Este ruído é omitido para melhor avaliação da efetividade des-te método.

O terceiro registro 73 representa um registro de velocidade verti-cal de partículas corrigido idealmente, pronto para ser somado com o regis-tro de pressão para eliminar todas as reflexões fantasmas de superfície. Oquarto registro 74 é o resultado da computação da parte de baixa freqüênciado espectro do registro da velocidade de partículas daquele do primeiro re-gistro 71, assumindo que todas as pequenas ondulações de reflexão che-gam verticalmente, e fundido-a com o repouso do espectro do segundo re-gistro 72. A computação foi executada entre 1 e 35 Hz, e os espectros com-putado e real foram fundidos entre 25 e 35 Hz.

O quinto registro 75 é o erro no resultado acima, isto é, o terceiroregistro 73 menos o quarto registro 74. Os erros iniciais são muito grandes eexistem duas fontes para estes erros. A primeira fonte do erro é que não fo-ram aplicadas correções nas amplitudes ao registro de velocidade de partí-culas para chegada não-vertical. A segunda fonte de erro é que atrasos detempo de reflexão de fantasma incorretos foram usados quando a parte debaixa freqüência do espectro de registro de velocidade de partículas foicomputada a partir do espectro de sinal de pressão, usando a equação (1), esubstituídos.

O sexto registro 76 é o registro de velocidade de partículas com-posto resultante deste método, como descrito acima, e o sétimo registro 77 éo erro naquele resultado (o terceiro registro 73 menos o sexto registro 76).

Pode ser visto que o registro de erro é muito pequeno, e que o método des-crito apresenta resultados muito precisos. A figura 8 é uma seção dos regis-tros sintéticos na figura 7, estendido abaixo para 3,0 segundos.

A figura 9 é uma seção dos registros sintéticos de pressão e develocidade vertical de partículas com um primeiro atraso de tempo de efeitofantasma de cruzamento. Como descrito em Vaage e outros, discutido aci-ma, o sinal do sensor de velocidade de partículas é tipicamente corrompidopelo ruído do cabo rebocado que tem freqüências de aproximadamente 20Hz e menores. Neste caso, ambos os sinais de pressão e de velocidade departículas são primeiro filtrados com corte de baixa de fase mínima, com asfreqüências abaixo de 25 Hz sendo atenuadas a uma taxa de 72 decibéispor oitava.

Na figura 9, o primeiro registro 91 é um registro de sensor depressão sintético filtrado em baixa freqüência para um cabo rebocado a umaprofundidade de 15 metros. Dois eventos são representados. O primeiro e-vento 92, a 100 milisegundos, representa uma pequena ondulação de refle-xão chegando verticalmente, junto com a sua pequena ondulação de refle-xão fantasma a qual é atrasada em 20 milisegundos pelo tempo de viagemnos dois sentidos, para a superfície do mar e de volta, e a qual é oposta empolaridade. O segundo evento 93 no primeiro registro 91, a 200 milisegun-dos, tem um ângulo de chegada de 45 graus da vertical. O atraso de tempode fantasma é reduzido por um fator de cos(45°), mas a amplitude é a mes-ma que aquela do primeiro evento de chegada vertical 92. O sensor de pres-são tem a mesma sensitividade para ondas de som chegando de qualquerdireção.

O segundo registro 94 da figura 9 contém os eventos correspon-dentes 92, 93, respectivamente como sentido pelo sensor de velocidade departículas vertical. Lá existem duas diferenças primárias relativas ao primeiroregistro 91. A primeira é que a reflexão fantasma para cada pequena ondu-lação de reflexão é da mesma polaridade que a pequena ondulação de re-flexão. A segunda diferença é que a amplitude das pequenas ondulações dereflexão do segundo evento 93 e a pequena ondulação de reflexão fantasmaé reduzida por um fator de cos(45°) devido a diretividade do sensor de velo-cidade vertical de partículas.

O terceiro registro 94 da figura 9 é a soma dos dois primeirosregistros 91, 94, dividida por dois. A reflexão fantasma foi completamenteeliminada do primeiro evento 92 a 100 milisegundos. Para o segundo evento93, o sinal de velocidade de partículas é mais fraco do que o sinal de pres-são, assim a pequena ondulação somada resultante é muito fraca e a pe-quena ondulação de reflexão fantasma não foi completamente eliminada. Oquarto registro 96 mostra o tamanho do erro no terceiro registro 95.

A seguir, a operação de efeito fantasma de cruzamento é execu-tada no primeiro registro 91 e segundo registro 94 para fazer suas formas deonda fundamentais idênticas. O efeito fantasma de cruzamento é descrito nopróximo fluxograma na figura 4 abaixo.

A figura 4 é um fluxograma ilustrando uma modalidade da invenção paradeterminar ângulos de chegada da análise de efeito fantasma de cruzamen-to na figura 3. A figura 4 ilustra em mais detalhes a parte da invenção discu-tida no bloco 33 da figura 3, acima.

No bloco 41, um segundo conjunto de ângulos de chegada {<f>k}é selecionado. O segundo conjunto de ângulos de chegada {</>k} é selecio-nado para cobrir a amplitude de ângulos de chegada que se espera sejamencontrados nos registros sísmicos extraídos dos sinais de pressão grava-dos h(t) e os sinais de velocidade vertical de partículas g(t) obtidos no bloco31 da figura 3. O segundo conjunto de ângulos de chegada {<j>k} pode serdesignado como o conjunto , para k = 0,1,2,...,K} para alguma quantidadetotal selecionada de ângulos de chegada igual a K+1. Em uma modalidadeexemplo com K = 60, um conjunto de 61 ângulos de chegada <j>k são iguaisao conjunto {<j>k} = {0°,1o,2o,...,60°}, que correspondem a k = 0,1,2,...,60, res-pectivamente.

No bloco 42, um ângulo de chegada $k é selecionado do segun-do conjunto de ângulos de chegada {^} no bloco 41. Preferencialmente, osângulos de chegada são selecionados em uma maneira sistemática, tal co-mo avançar seqüencialmente através dos ângulos de chegada <f>k na ordem/c= 0,1,2.....K.

No bloco 43, é determinado um atraso de tempo de reflexão fan-tasma Tk o qual corresponde ao ângulo de chegada Tk selecionado no bloco42 do segundo conjunto de ângulos de chegada {0k}. Analogamente a E-quação (3) acima, o atraso de tempo de reflexão fantasma Tk pode ser ex-presso por:

<formula>formula see original document page 21</formula>

onde D é a profundidade do receptor em metros e c é a velocidade do somno meio em metros/segundo. Na água, c é tipicamente 1500 m/s.

No bloco 44, é determinado um operador de atraso de tempoo qual corresponde ao atraso de tempo de reflexão fantasma tk determinadono bloco 43. Analogamente a Equação (2) acima, o operador de atraso detempo Zk pode ser expresso por:

Zk =exp[-iú)Tk] = cos(ú)Tk)-isin(ú)Tk), (6)

No bloco 45, o registro de pressão e registro de velocidade verti-cal de partículas do bloco 31 da figura 3 são transformados em efeito fan-tasma de cruzamento no atraso de tempo de reflexão fantasma rk determi-nado no bloco 43 pelo uso do operador de atraso de tempo Zk determinadono bloco 44.

No domínio de freqüência temporal, O registro de pressão e oregistro de velocidade vertical de partículas podem ser expressos como:

Hk(co) = p(\-Zk) (7)

e

Gk(a>) = /3,(\ + Zk), (8)

respectivamente, onde p é o campo de onda percorrendo ascendentementee éo campo de onda percorrendo ascendentemente modificado pela sen-sitividade direcional do sensor de velocidade e partículas.

Os registros de pressão e velocidade de partículas vertical dasEquações (7) e (8) podem ser podem ser feitos idênticos em forma um aooutro, exceto pelas diferenças de amplitude entre p e transformando-osem efeito fantasma de cruzamento. Transformar em efeito fantasma de cru-zamento significa, aplicar o operador de transformação em efeito fantasmada velocidade de partículas vertical da Equação (8) ao registro de pressãoda Equação (7) e aplicar o operador de transformação em efeito fantasma dapressão da Equação (7) ao registro de velocidade de partículas vertical daEquação (8): Assim, a transformação em efeito fantasma é executada pela

aplicação das seguintes equações:

Pk(l + Zk) = /3{\-Zk){l + Zk) (9)

e

Vk{\-Zk) = fy{\ + Zk){l-Zk), (10)para apresentar o registro de pressão de efeito fantasma de cruzamento e oregistro de velocidade vertical de partículas de efeito fantasma de cruzamen-to, respectivamente.

No bloco 46, uma correlação cruzada de atraso zero e normali-zada é calculada para os registros de pressão transformados em efeito fan-tasma de cruzamento e os registros de velocidade vertical de partículastransformados em efeito fantasma de cruzamento do bloco 45. Esta correla-ção cruzada de atraso zero e normalizada é descrita em detalhes adicionaisna discussão com respeito ao fluxograma na figura 5.

No bloco 47, é determinado se resta algum dos ângulos de che-gada do segundo conjunto de ângulos de chegada {<j>k} selecionado nobloco 41. Se restar algum dos ângulos de chegada , então o processo re-torna ao bloco 42 para selecionar outro ângulo de chegada <f>k. Se não restarnenhum ângulo de chegada <pk, então o processo continua no bloco 48.

No bloco 48, é determinado qual dos valores de correlação cru-zada de atraso zero e normalizados calculado no bloco 46 é o maior.

No bloco 49, o ângulo de chegada 0k que corresponde ao maiorvalor para as correlações cruzadas de atraso zero e normalizadas determi-nado no bloco 48 é retornado para o bloco 33 da figura 3.

Retornando a figura 9, o quinto registro 97 e o sexto registro 98,correspondem ao primeiro registro 91 e o segundo registro 94, respectiva-mente, após a transformação em efeito fantasma usando o atraso de fan-tasma de 20 milisegundos, o qual é o atraso de fantasma correto para a pri-meira reflexão chegando verticalmente 92. Note-se que, para o primeiro e-vento 92, os dois registros resultantes 97, 98 são idênticos. Entretanto, parao segundo evento 93, os dois registros 97, 98 têm aparência bem diferente.Esta diferença surge porque o atraso de transformação em efeito fantasmade cruzamento é incorreto para o segundo evento 93, isto é, 20 milisegundosem vez de 20 milisegundos multiplicado por cos(45°) que é igual a 14,14 mi-lisegundos. O grau ao qual esta transformação em efeito fantasma de cru-zamento faz os dois registros idênticos na forma é muito sensível a erros aoatraso de fantasma aplicado.A figura 10 é uma seção de registros sintéticos de pressão e ve-locidade vertical de partículas com um segundo atraso de tempo de trans-formação em efeito fantasma de cruzamento. Na figura 10, o atraso de trans-formação em efeito fantasma de cruzamento foi mudado para 14,14 milise-gundos, e agora as duas formas de onda resultantes são muito diferentespara o primeiro evento 102, mas têm formas idênticas para o segundo even-to 103. Note-se, entretanto, que para o segundo evento 103, o registro develocidade de partículas transformado em efeito fantasma de cruzamento émais fraco do que o registro de pressão transformado em efeito fantasma decruzamento. Ele é mais fraco pelo fator cos(45°).

No método da invenção, o primeiro registro 101 e o segundo re-gistro 104 são transformados em efeito fantasma de cruzamento usando a-trasos de fantasma que correspondem aos ângulos de chegada não-verticaisna amplitude de zero a, por exemplo, 60 graus em passos de um grau pelamultiplicação de x pelo cosseno daquela amplitude de ângulos. Isto resultaem 61 pares de registros transformados em efeito fantasma de cruzamentocomo o quinto registro 97, 107 e o sexto registro 98, 108 das figuras 9 e 10,respectivamente. Para cada um dos 61 pares de registros que correspon-dem ao quinto registro 97, 107 e sexto registro 98, 108 e para cada amostrade tempo, o valor de correlação cruzada de atraso zero e normalizado entreaqueles dois registros é computado em, por exemplo, uma janela de tempode 80 milisegundos. O cálculo da correlação cruzada de atraso zero e nor-malizada é descrito no fluxograma na figura 5 abaixo.

A figura 5 é um fluxograma que ilustra uma modalidade da in-venção para a determinação de uma correlação cruzada de atraso zero enormalizada de registros transformados em efeito fantasma de cruzamentona figura 4. A figura 5 ilustra em mais detalhes a parte da invenção discutidano bloco 46 da figura 4, acima.

No bloco 51, uma janela de tempo é determinada para a amostrade tempo selecionada no bloco 32 da figura 3 nos registros de pressão evelocidade vertical de partículas selecionados no bloco 31 da figura 3. Emuma modalidade exemplo, a janela de tempo é uma janela de tempo de 80milisegundos.

No bloco 52, uma quantidade N de amostras de pressão e velo-cidade vertical de partículas é determinada na janela de tempo determinadano bloco 51 em volta da amostra de tempo do bloco 32 da figura 3.

No bloco 53, N valores de amostra de tempo {pn, n = 1,2,...,N)são extraídos do registro de pressão e N valores de amostra de tempo {vn> n= 1,2,...,N) são extraídos do registro de velocidade vertical de partículas najanela de tempo determinada no bloco 51.

No bloco 54, dois fatores de autocorrelação de atraso zero App(0)e Ayy(0) são calculados dos valores de amostra de tempo de pressão e velo-cidade vertical de partículas {pn} e {vn}, extraídos dos registros de pressão evelocidade vertical de partículas, respectivamente, do bloco 53. Os dois fato-res de auto correlações de atraso zero App(0) e A vj(Q) são usado com fatoresnormalizadores no cálculo de atraso zero, a correlação cruzada abaixo nobloco 56. Os fatores de autocorrelação de atraso zero App(0) e A^O) sãocalculados pelas fórmulas seguintes:

<formula>formula see original document page 25</formula>

onde * designa multiplicação.

No bloco 55, um fator de correlação cruzada de atraso zeroCpv(0) é calculada pela fórmula seguinte:

<formula>formula see original document page 25</formula>

No bloco 56, uma correlação cruzada de atraso zero normaliza-da XCNpv(0) é calculada dos fatores de autocorrelação de atraso zero App(0)e Aw(0) do bloco 54 e do fator de correlação cruzada Cpv(0) do bloco 55. Acorrelação cruzada de atraso zero normalizada XCNpv(O) é calculada pelafórmula seguinte:

<formula>formula see original document page 25</formula>No bloco 57, o valor da correlação cruzada de atraso zero nor-malizada XCNpv(O) calculada no bloco 56 é retornada para o bloco 46 dafigura 4.

A amplitude de valores de correlação cruzada de atraso zero enormalizada de um valor zero (indicando que a forma dos dois registros najanela de tempo são completamente diferentes) ao valor um (indicando quea forma dos dois registros na janela de tempo são idênticos, exceto, possi-velmente por um fator de escala).

O resultado é um conjunto de K+1 valores de correlação cruzadapara cada valor de amostra de tempo, que corresponde, por exemplo, aosângulos de chegada na amplitude de zero a 60 graus em incrementos de umgrau. O maior valor de correlação cruzada para cada amostra de tempo cor-responde a aquele par de registros transformados em efeito fantasma decruzamento que é mais similar em forma porque eles foram transformadosem efeito fantasma com o atraso de fantasma mais correto. E o ângulo quecorresponde àquele valor de correlação cruzada maior é o valor desejado de0(t) para aquele valor de amostra temporal.

Um problema de estabilidade com relação à determinação doângulo de chegada 0(t) pode ser endereçado. Ocasionalmente, existe algu-ma instabilidade durante uma zona de tempo de eventos inicial, a qual afetaqual dos pares de registros transformados em fantasma tiver o maior valorde correlação cruzada de atraso zero normalizada. A defasagem aparente-mente é causada por uma taxa de mudança rápida nos ângulos de chegadaverticais nesta zona de tempo. A filtragem de corte alto dos valores de amos-tra de 0(t) para cada registro é útil, antes de usá-los para aplicar o métododa invenção. Um exemplo de um filtro de corte alto de fase zero apropriadopoderia ser um filtro que aplica 42 decibéis por oitava de atenuação a fre-qüências acima de 20 Hz.

Nos dados de campo reais, a proporção sinal-ruído dos registrosde pressão e velocidade de partículas diminui com o incremento de tempoapós a fonte marinha ser disparada. Como um resultado, as estimativas de0(t) a partir da análise de efeito fantasma de cruzamento se torna menosestável com o incremento de tempo de gravação em cada registro. Comoilustrado na figura 6, os ângulos de chegada dos eventos de reflexão tam-bém tendem a diminuir com o incremento de tempo de gravação em um re-gistro. Assim, é benéfico restringir-se os valores estimados de 0(t) usandouma curva tal como aquela mostrada na figura 6, derivada para cada esta-ção de recebimento de uma função de velocidade regional para reflexões naárea de estudo. As expressões a seguir funcionam bem para valores 0(t)superior e inferior admissíveis:

<formula>formula see original document page 27</formula>

respectivamente, onde a é tipicamente definido igual a 1,0. Em uma modali-dade particular, o ângulo de chegada 0(t) usado nas Equações (15) e (16)pode ser calculado do conhecimento da função de velocidade regional edeslocamento receptor para fonte. Este procedimento é descrito, por exem-plo, no pedido de patente copendente de Número U.S. 12/221.255, "Methodof Summing Dual-Sensor Streamer Signals Using Seismic Reflection Veloci-ties", depositado em 1 de agosto de 2008 por um dos coinventores da pre-sente invenção e relacionado a uma companhia afiliada da requerente dapresente invenção.

Para um tempo de gravação tal que a função de velocidade re-gional prediz um ângulo de chegada 0(t) = 60°, 0SUperior (t) = 96°, e 0mfenor(t)= 24°. Uma vez que um ângulo de chegada de 60° poderia ocorrer para oseventos de reflexão iniciais em um registro, a proporção sinal-ruído poderiase esperar que seja alta, assim muito pouca restrição é aplicada ao ângulode chegada estimado usando a análise de efeito fantasma de cruzamento.

Entretanto, em um tempo de amostra posterior, quando a proporção sinal-ruído for menor, a função de velocidade regional poderia indicar que 0 (t) =20°, 0SUperior(t) = 24°, e 0infenor(t) = 16°. Assim o ângulo de chegada estimadousando a análise de efeito fantasma de cruzamento poderia então ser muitomais restrito.

Se for desejado diminuir as restrições aplicadas aos ângulos dechegada que resultam de análise de efeito fantasma de cruzamento, apodeser feito maior do que 1,0. Ao fazer a menor do que 1,0 irão aumentar asrestrições.

Deveria ser entendido que o que precede é meramente umadescrição detalhada de modalidades específicas desta invenção e que nu-merosas mudanças, modificações, e alternativas às modalidades reveladaspodem ser feitas de acordo com a revelação aqui sem se afastar do escopoda invenção. A descrição precedente, portanto, não tem o significado de limi-tação do escopo da invenção. Em vez disso, o escopo da invenção é paraser determinado apenas pelas reivindicações em anexo e suas equivalentes.

Claims

1. Método para combinar sinais de pressão e de velocidade ver-tical de partícula em cabos rebocados de sensor duplo, que compreende:gerar um sinal de velocidade de partícula fundido pela fusão deum sinal de velocidade vertical de partícula gravado, escalado em uma am-plitude de freqüência mais alta usando um ângulo de chegada dependentedo tempo como determinado pela análise de efeito fantasma de cruzamento,com um sinal de velocidade de partícula simulado, calculado na amplitudede freqüência mais baixa de um sinal de pressão gravado usando um filtrovariável com o tempo baseado no ângulo de chegada dependente do tempo;egerar sinais de pressão e de velocidade vertical de partícula pelacombinação dos sinais gravados de pressão e de velocidade de partículafundido.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que os sinais develocidade vertical de partícula são obtidos pelo uso de acelerômetros paramedir os sinais de aceleração e pela determinação dos sinais de velocidadevertical de partícula a partir dos sinais de aceleração medidos.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que os sinais develocidade vertical de partícula são obtidos pelo uso de sensores de veloci-dade para medir os sinais de velocidade e determinação dos sinais de velo-cidade vertical de partícula a partir dos sinais de velocidade medidos.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a geraçãode um sinal de velocidade de partícula fundido compreende:gravar sinais de pressão h(t) e sinais de velocidade vertical departícula g(t) em uma estação receptora no cabo rebocado;transformar temporalmente os sinais de pressão h(t) e os sinaisde velocidade vertical g(t) de partícula gravados de um domínio de tempopara H(oj) e G(oj), respectivamente, em um domínio de freqüência;selecionar um primeiro conjunto de ângulos de chegada {0};executar o que segue para cada ângulo de chegada do primeiroconjunto {0/};selecionar um ângulo de chegada 0, do primeiro conjunto sele-cionado de ângulos de chegada {0/};calcular um sinal de velocidade de partícula em uma amplitudede freqüência mais baixa a partir do sinal de pressão transformado H(u)) pa-ra o ângulo de chegada selecionado 0, do primeiro conjunto de ângulos dechegada {0/}, para desta maneira gerar um sinal de velocidade de partículasimulado Gfalc(u)) na amplitude de freqüência mais baixa;escalar o sinal de velocidade vertical de partícula transformadoG(üj) em uma amplitude de freqüência mais alta para o ângulo de chegada0j do primeiro conjunto de ângulos de chegada {0/}, para desta maneira ge-rar um sinal de velocidade de partícula escalado Gfcal(u)) na amplitude defreqüência mais alta;fundir o sinal de velocidade de partícula simulado para destamaneira gerar um sinal de velocidade de partícula simulado Gjpalc(u) da am-plitude de freqüência mais baixa com o sinal de velocidade de partícula es-calado G^°a'((jj) na amplitude de freqüência mais alta para gerar um sinalvelocidade de partícula fundido Gjmer9(u)), para o ângulo de chegada selecio-nado 0j do primeiro conjunto de ângulos de chegada {0/}; etransformar inversamente o sinal de velocidade de partícula fun-dido Gjmerg(u)) do domínio de freqüência para gFer9(t) no domínio de tempo.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que a transfor-mação temporal é uma transformação Fourier temporal.

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que o primeiroconjunto de ângulos de chegada {0/} compreende o conjunto de ângulos 0, =-0°,1o,2o,...,60o para0,1,2,...,60, respectivamente.

7. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que escalar osinal de velocidade vertical de partícula transformado compreende dividir osinal do sensor de velocidade vertical de partícula transformado G(u)) naamplitude de freqüência mais alta pelo cosseno do ângulo de chegada sele-cionado 0/ do primeiro conjunto de ângulos de chegada {0/},para desta ma-neira gerar um sinal de velocidade de partícula escalado Gfcal(cj).

8. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que a combina-ção da amplitude de freqüência mais baixa e amplitude de freqüência maisalta têm substancialmente a mesma largura de banda do sinal de pressãogravado h(t).

9. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que calcular osinal de velocidade de partícula Gjpalc(ü)) em uma amplitude de baixa fre-qüência a partir de um sinal de pressão gravado H(cü) para o ângulo de che-gada selecionado 0, do primeiro conjunto de ângulos de chegada {0/} com-preende aplicar a seguinte equação:<formula>formula see original document page 31</formula>onde oo é uma freqüência radial em radianos/segundo, igual a 2nf para fre-quência temporal f, e Zy é um operador de atraso de tempo.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que o opera-dor de atraso de tempo Zy é dado pela equação:<formula>formula see original document page 31</formula>onde tj é o atraso de tempo da reflexão fantasma.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que o atrasode tempo da reflexão fantasma ré dado por:<formula>formula see original document page 31</formula>onde D é a profundidade do receptor e c é a velocidade do som na água.

12. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que adicional-mente compreende:extrair um registro de pressão e um registro de velocidade departícula do sinal de pressão h(t) e sinal de velocidade vertical de partículag(t), respectivamente;extrair amostras temporais em um tempo de gravação t dos re-gistros de pressão e velocidade de partícula;determinar um ângulo de chegada 0k de um segundo conjuntode ângulos de chegada {0k} no tempo de gravação t nas amostras temporaisdos registros de pressão e velocidade de partícula, por análise de efeito fan-tasma de cruzamento;determinar qual ângulo de chegada &s do primeiro conjunto deângulos de chegada {0/} é mais próximo ao ângulo de chegada determinado0kdo segundo conjunto de ângulos de chegada {0k}\ ecombinar uma amostra temporal do sinal de pressão gravadoh(t) com uma amostra do sinal de velocidade de partícula fundido g/"erg(t)correspondente que corresponde ao ângulo de chegada mais próximo de 0,do primeiro conjunto de ângulos de chegada {0/}.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, em que determi-nar um ângulo de chegada pela análise de efeito fantasma de cruzamentocompreende:selecionar um segundo conjunto de ângulos de chegada {0*};executar o que segue para cada ângulo de chegada do segundoconjunto {0k}selecionar um ângulo de chegada 0k do segundo conjunto sele-cionado de ângulos de chegada {0k}criar efeito fantasma de cruzamento dos registros de pressão ede velocidade de vertical de partícula para o ângulo de chegada 0k selecio-nado do segundo conjunto selecionado de ângulos de chegada {0k}; ecalcular uma correlação cruzada de atraso zero e normalizadados registros de efeito fantasma de cruzamento de pressão e velocidadevertical de partículas, para o ângulo de chegada 0k do segundo conjunto se-lecionado de ângulos de chegada {0k};determinar qual valor de correlação cruzada de atraso zero enormalizada é maior; edeterminar o ângulo de chegada 0k do segundo conjunto sele-cionado de ângulos de chegada {0k} que corresponde ao maior valor deter-minado para as correlações cruzadas de atraso zero e normalizadas.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que criar efei-to fantasma de cruzamento compreende:determinar um tempo de atraso de reflexão fantasma rk que cor-responde ao ângulo de chegada 0k do segundo conjunto selecionado de ân-gulos de chegada {0k}determinar um operador de atraso de tempo Zk que correspondeao tempo de atraso de reflexão fantasma zk determinado; ecriar efeito fantasma de cruzamento dos registros de pressão ede velocidade de vertical de partícula usando o operador de atraso de tempoZ/c.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, em que determi-nar um tempo de atraso de reflexão fantasma % que corresponde ao ângulode chegada 0u do segundo conjunto de ângulos de chegada {0k} compreen-de aplicar a seguinte equação:<formula>formula see original document page 33</formula> onde D é a profundidade do receptor e c é a velocidade do som na água.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, em que determi-nar um operador de atraso de tempo Z* que corresponde ao tempo de atrasode reflexão fantasma z& determinado compreende aplicar a seguinte equa-ção:<formula>formula see original document page 33</formula> onde cü é uma freqüência radial.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, em que criar efei-to fantasma de cruzamento dos registros de pressão e de velocidade de ver-tical de partícula compreende aplicar as seguintes equações:<formula>formula see original document page 33</formula> onde J3é o campo de onda de percurso ascendente e p0ê o campo de ondade percurso ascendente modificado pela sensitividade direcional do sensorde velocidade de partícula.

18. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que calcularuma correlação cruzada de atraso zero e normalizada XCNpv(0) dos regis-tros de efeito fantasma de cruzamento de pressão e velocidade vertical departículas compreende:determinar as janelas de tempo para as amostras temporais nosregistros de pressão e velocidade vertical de partícula;extrair valores de amostras temporais nos registros de pressão evelocidade vertical de partículas {pn} e {vn}, respectivamente, nas janelas detempo nos registros de pressão e velocidade vertical de partícula;calcular dois fatores de autocorrelação de atraso zero App(0) eAw(0) dos valores de registros de pressão e velocidade vertical de partícula{pn} e {vn}, respectivamente;calcular um fator de correlação cruzada de atraso zero Cpv(0)dos valores registros de pressão e velocidade vertical de partícula {p„} e {vn},respectivamente; ecalcular uma correlação cruzada de atraso zero e normalizadaXCNpv(0) dos dois fatores de autocorrelação de atraso zero App(0) e Aw(0) edo fator de correlação cruzada de atraso zero Cpv(0).

19. Método, de acordo com a reivindicação 18, em que calculardois fatores de autocorrelação de atraso zero App(0) e Aw(0) compreendeaplicar as seguintes equações: <formula>formula see original document page 34</formula> onde N é a quantidade de valores de amostras temporais.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, em que calcularum fator de correlação cruzada de atraso zero Cpv(0) compreende aplicar aseguinte equação: <formula>formula see original document page 34</formula>

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, em que calcularuma correlação cruzada de atraso zero e normalizada XCNpv(0) compreendeaplicar a seguinte equação: <formula>formula see original document page 34</formula>