CN100385254C - 流体柱表面高度的测定及地震数据处理的方法和系统 - Google Patents

流体柱表面高度的测定及地震数据处理的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN100385254C
CN100385254C CNB028183185A CN02818318A CN100385254C CN 100385254 C CN100385254 C CN 100385254C CN B028183185 A CNB028183185 A CN B028183185A CN 02818318 A CN02818318 A CN 02818318A CN 100385254 C CN100385254 C CN 100385254C
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor
data
seismic
fluid column
pressure data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB028183185A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1555496A (zh
Inventor
罗伯特·M.·罗兹
乔翰·O.·A·罗伯特森
朱利安·E.·克拉格
林德特·康比
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Westerngeco Seismic Holdings Ltd
Original Assignee
Westerngeco Seismic Holdings Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westerngeco Seismic Holdings Ltd filed Critical Westerngeco Seismic Holdings Ltd
Publication of CN1555496A publication Critical patent/CN1555496A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100385254C publication Critical patent/CN100385254C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/36—Effecting static or dynamic corrections on records, e.g. correcting spread; Correlating seismic signals; Eliminating effects of unwanted energy
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/20—Arrangements of receiving elements, e.g. geophone pattern
    • G01V1/201—Constructional details of seismic cables, e.g. streamers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/50—Corrections or adjustments related to wave propagation
    • G01V2210/56—De-ghosting; Reverberation compensation

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于削减海洋地震数据中的不平坦海面虚反射的影响的及测定液体柱表面高度的方法和系统，及处理地震数据的方法和地震勘探系统。测定液体柱表面高度的方法包括下列步骤：提供在一个流体柱内的一个传感器，该传感器对频率低于1Hz的压力波敏感；使用所述传感器接收和采集0.03Hz到1Hz频带内的压力数据；以及处理所述压力数据，获得有关该传感器上方的流体柱的表面高度的信息。

Description

流体柱表面高度的测定及地震数据处理的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种测定在传感器上方的流体柱的表面高度的方法和系统。该方法可以用于例如海洋地震数据采集中。
背景技术
可以用地震勘探船拖着地震源以及/或者一条或者多条装有传感器的测量缆实现海洋地震数据采集。在传统的海洋勘探中，所述测量缆，称之为拖缆，大致是在大约5到50米之间的深度被大致水平地拖曳。
图1是一个示意图，图示了可以由拖缆STR采集到并被记录在地震图中的各种事件(波至)。这些波至是按照反射它们的界面的系列图示和标注的。对于不平坦的海面，所述界面标为S，海底标为W，目标反射体标为T。星号表示地震源，箭头表示在接收器处地震波传播的方向。包括S的波至在不平坦海面被反射，并被称为虚反射波至(ghost events)。
虚反射波至是不希望有的干扰源，影响接收器的响应和源脉冲的波形，从而妨碍对所需要的来自地下界面的上行反射的解读。
不平坦海面的效果是干扰海面虚反射波至(reflection ghost)的幅度和波至时间，在虚反射脉冲上增加一个散射尾波或者尾随脉冲。图2A和图2B比较了两种典型的不平坦海面脉冲响应和平坦海面脉冲响应。这些模拟的响应是在位于平均海平面以下6米深的名义深度的的单个点计算得到的。在一个不平坦海面响应中，虚反射波至时间和幅度都增加了。在另一个响应中，则降低了。脉冲形状也受到了干扰。由于来自距离不断增加的海面部分的散射能量，在晚些时候出现曳尾尾波，这使得幅度谱上出现波动。在10-80Hz区域的谱波动是重要的误差源。
图3是一个模拟，其中图示了不平坦海面(rough sea，大浪海面)的效应如何使地震图像退化。该图还图示了尤其对于间时勘测(其中在不同时间获得地震图像，例如，相隔一年，以便尤其是评估油藏的油面的变化)而言，这种退化是如何重要。左下角的图面图示了地下地层的模型的一段。左上角的图面是在平坦海面的情况下可以从该模型得到的地震数据的图。右上角的图面是在间时勘测中，在2m有效波高(SWH，Significant Wave Height)的情况下，从该模型得到的数据的图。最后，右下角是这两个图之间的差乘以2的结果。该差是由于海面的不平坦造成的。显然，不平坦海面的效益能够使地震图像退化，这种退化可以很显著，从而掩盖真正的差别。
各种专利申请公开了用于校正或者减小不平坦海面对地震数据的影响的方法。例如公开号为WO00/57206和WO00/57207的专利申请所公开的方法。一般，通过地震传感器接收到的地震信号在被记录之前要进行滤波，以便剔除低于3Hz的数据。某些虚反射校正方法依赖于已知的作为时间的函数的、在每一个源或者接收器上方的海面高度。然后将海面形状外推到传感器以外的地方。这种外推可以简单地是一个通过测量高度的平面，或者可以更加详细。然而，这些方法都没有公开如何测量海面高度，尤其是使用现有技术的拖缆测量海面高度。
发明内容
鉴于上述，本发明要解决的一个问题是实现一种用于测定流体柱表面高度的改进的方法。
海面的随时间而变化的形状产生压力波。这些海面压力波占据的频带在约0.03到0.5Hz。但是，由于传感器相对于波在运动，由于多普勒效应，所述频带延展到约0.03到1Hz。根据本发明，不仅用传感器接收和采集0.03-1Hz频带的数据，并将它们记录下来，进行处理，以估计在每一个传感器上方的海面高度。
根据本方面的一个方面，提供了一种测定流体柱表面高度的方法，该方法包括下列步骤：提供在一个流体柱内的一个传感器，该传感器对频率低于1Hz的压力波敏感；使用所述传感器接收和采集0.03Hz到1Hz频带内的压力数据；以及处理所述压力数据，获得有关该传感器上方的流体柱的表面高度的信息。
根据本方面的另一个方面，提供了一种处理地震数据的方法，包括下列步骤：提供在一个流体柱内的第一传感器，该第一传感器对频率在0.03Hz以上的压力波敏感；提供在所述流体柱内的第二传感器，该第二传感器为地震传感器；使用所述第一传感器接收和采集0.03Hz到1Hz频带内的压力数据；在接收和采集压力数据时，使用所述第二传感器接收和采集地震数据；处理所述压力数据，获得有关该第一传感器上方的流体柱的表面高度的信息；以及利用有关该第一传感器上方的流体柱的表面高度的信息，处理所述地震数据，从而削减所述被处理的地震数据中不平坦海面虚反射的影响。
根据本方面的又一个方面，提供了一种地震勘探系统，包括：设置在一个流体柱内的地震源；设置在该流体柱内，与所述地震源相隔一定距离的一个第一传感器，该传感器用来接收和采集0.03Hz到1Hz频带内的压力数据；一个第二传感器，适合于在采集所述压力数据时接收和采集地震数据；第一处理设备，用于处理所述压力数据，以获得有关该第一传感器上方的流体柱的表面高度的信息；和第二处理设备，用于利用有关该第一传感器上方的流体柱的表面高度的信息来处理所述地震数据，以削减所述被处理的地震数据中不平坦海面虚反射的影响。
附图说明
结合以下的非限制性说明和说明性实施例，并参照附图，可以更好地理解本发明。附图中：
图1图示可以由拖缆的传感器接收到的各种波至的示意图；
图2A和2B图示了与平坦海面相比，由不平坦海面造成的典型干扰；
图3图示了一个模型和该模型的三幅地震图，图解了不平坦海面的退化效应；
图4图解了对各种深度的传感器的平滑化效应；
图5A和图5B图示了根据本发明可以被采集和记录的Q原始数据；
图6图示了两种不同传感器深度和两种不同海深的深度滤波器曲线，并比较了这些曲线与SWH等于4m的皮尔逊-莫斯科维茨谱(Pierson Moskowitz Spectrum)；
图7图示了根据本发明的一种设备；
图8图示了根据本发明的一种地震勘探系统。
具体实施方式
下面结合一个实施例描述本发明。该实施例中，在一条测量缆(在本例中是由勘探船在海洋中拖曳的地震拖缆)上设置多个敏感频率范围为0.03Hz到1Hz的压力传感器。但是，在实施本发明的其它模式中，可以用布置在多个拖缆上的传感器，布置在一个和多个布在海底的海底缆绳(OBG)上的传感器，或者一个或多个与地震源相邻布置的传感器，采集所述频率范围为0.03Hz到1Hz的压力数据。
地震拖缆的长度一般为几个千米。根据本发明的本实施例，地震拖缆上设有一个，最好是多个能够记录低频压力数据流的传感器。一般，每一个传感器按照规则的时间间隔对压力进行数字采样，相继采样操作之间的时间间隔公知为“采样间隔”。
在本发明的特别优选的实施例中，所述传感器，或者所述传感器中的至少一个(如果有多个传感器的话)，最好是地震传感器，也就是说是一个还能够接收和采集地震数据的传感器。在一个特别优选的实施例中，所述传感器或者每一个传感器可以是地震压力传感器，比如水听器。或者，所述传感器或者每一个传感器可以被包括在一个多分量地震接收器中，该多分量地震接收器例如是一个4C接收器，其具有用来测量三个方向(x，y和z)的质点速率的地震检波器和一个压力传感器比如水听器。这样，在本实施例中，拖缆的一个传感器同时作为接收和采集频率范围为0.03Hz到1Hz的压力数据的传感器，以及用于采集地震压力数据的地震传感器--在本实施例中，通常布置在地震拖缆上的地震压力传感器本身用来采集0.03Hz到1Hz频率范围内的压力数据，因此本发明的该实施例不要求在拖缆上设置额外的压力传感器。
水听器是包括压电器件以测量特定频率范围内的压力变化的传感器。在传统的拖缆中，水听器沿着拖缆的长度方向按照均匀间隔单独分布或者成组分布。例如，可以设置12.5m长、包括12个水听器的组，或者6.25m长、包括6个水听器的组。水听器或者水听器组相互间是去耦的，从而，它们采集的压力数据在进行模数转换和多路转换后通过光纤、导线或者其它数据传输设备沿着拖缆传送到拖船上的计算机，在此被记录。
市场上可得到的拖缆的一个例子是由WesternGeco公司开发的命名为Q的拖缆。该拖缆设有多个去耦水听器，可用作本发明的传感器。但是，本发明不限于使用这种特定的拖缆。
一般，布置在拖缆上的水听器或者其它压力传感器装有或者联有数字低阻滤波器，低阻滤波器一般阻断低频压力数据，例如在低于3Hz的频率范围中的压力数据。在地震勘探中，对频率低于3Hz的地震波一般是不感兴趣的，因为地震数据一般是在约3到80Hz的频带获得的。低阻滤波器的应用可以是在采集地震数据时，或者是以后在处理数据时。为了使用作为压力传感器设在拖缆上的传统水听器来获得0.03到1Hz频率范围的低频压力数据，有必要禁用相联的低阻滤波器。一旦低阻滤波器被禁用，则水听器不仅能够接收和采集包含在约3到80Hz频带内的地震压力数据，还能够接收和采集频率低于3Hz的压力数据，频率低于3Hz的压力数据本身不是地震数据，因为它们与海底的地下界面无关。低阻滤波器被禁用后，每一个压力传感器能够测量和采集低频压力数据，由之可以得到传感器上方的海面的高度h。在处理采集到的数据的过程中应用所述低阻滤波器的情况下，在低于3Hz的频率接收和采集的数据具有一个动态范围，该范围高到足以允许在禁用低阻滤波器后根据本发明进一步利用所述数据。
对于平坦海面，海面下的压力表示为：
P0＝ρgz    (1)
其中，P0是传感器感测到的静水压力，ρ是水的密度，g是重力加速度，z是所述传感器在平均海平面(MSL，Mean Sea Level)以下的深度。但是，对于不平坦的海面，压力传感器检测到的压力就不仅仅是与传感器正上方的海面高度相关(D.J.T.Curter，P.G.Challenor，J.A.Ewing，E.G.Pit，M.A.Srokosk and M.J.Tucker，“Estimating WaveClimate Parameters for Engineering Applications”，OffshoreTechnology Report OTH 86 228，1986(Carter et al.))。假设系统可以视为线性的，并假设不同海浪的效应可以叠加，则压力传感器感测到的压力的动态部分是：
p＝ρgh cosh(k(d-z))/cosh(kd)    (2)
其中，p是压力的动态部分，k是等于2π/λ的海浪波数(其中λ是波长)，h是传感器正上方的海面相对于MSL的向上位移，d是相对于MSL的海深。
对于无限深的海洋，等式(2)简化为：
p＝ρgh exp(-kz)    (3)
从等式(3)可以看到，与其深度z相比，压力传感器对具有小波数k的海面高度的变化尤为敏感。具有大波数k，从而具有短波长λ的海面高度的变化被平滑化，被检测到的幅度减小了。Carter et al.公开了平滑化效应。
如果需要，等式(3)可以加以修改，以将非线性项即粘滞性(内摩擦)和表面张力考虑进来。在估计碎浪的海面高度时，前者尤其重要。
如图4所示，其中用在MSL以下2、4和8米处安装的压力传感器测定深度，并与4m SWH的实际高度剖面进行比较，其中的误差不小，传感器布置得越深，高度的读数就越平滑。对于数据的处理，最好对短波长处幅度的衰减进行校正。
已知海浪占据的频谱部分在约0.03Hz到约0.5Hz。尽管海浪的频率范围为0.03Hz到0.5Hz，由于传感器在拖船方向并相对于波的运动的纵向运动，该频率范围由于多普勒效应而扩展到0.03到1Hz。
图5A和5B图示了一个由Q拖缆接收或采集、记录和使用的原始压力数据的例子。与拖缆上的压力传感器相联的低阻滤波器是传统的3Hz数字低阻滤波器，并被禁用了。在这个例子中，拖曳该装有压力传感器的Q拖缆的勘探船在风浪中行驶。在图5A中图示了原始数据。水平轴表示了拖缆的第一段400m，纵轴表示以秒为单位的时间。数据中的对角线对应于沿着拖缆上方行走的海浪。图5B图示了图5A的数据的fk谱。向左并终止于在0.5Hz的某处的分支对应于从拖缆上方通过的波浪。条形图案为吉布斯现象，该现象可以通过适当地缩放来自不同拖缆段的数据而加以避免。
因此，根据本发明，用对低于约1Hz的频率敏感的传感器接收和采集与海浪有关、在约0.03Hz到约1Hz频带中的频率数据。这些数据从传感器发送到拖船上的计算机存储器。由传感器或者传感器组采集到的数据被记录，然后被处理，以确定传感器或者传感器组上方的海面高度。
在处理所述低频压力数据以测定传感器上方的海面高度的一个优选方法中，对直接从压力测量数据获得并记录的高度加以校正，以将传感器在拖船方向的运动考虑进去。这可以通过将测量结果内插到在水中静止的一列点而完成。如果水例如由于潮汐作用而在地上运动，则数据也可以内插到水的体系中，而不是内插到陆地的体系中，因为压力波是在水体系中传播的。
在针对传感器的深度导致的平滑化效应而校正了传感器的运动之后，就进一步校正了压力测量结果。对于表面波场的每一个k分量，可以从上述等式(2)得到校正因子。从压力数据的频谱以及有关表面波的频散的知识得到表面的k谱：
ω2＝gk tanh(kd)    (4)
其中，ω是表面波的角频率，等于2π/τ，其中τ是波周期，等于1/f，其中f是以Hz为单位的频率，k是表面波数，d是相对于MSL的海洋深度。对于无限深的海洋，上式简化为：
ω2＝gk    (5)
这样，在深水限制下，从等式(3)和(5)得出：
p(ω)＝ρgh(ω)exp(-ω2z/g)    (6)
这是在无限深海洋的条件下，根据本发明可以应用的校正滤波。来自每一个接收器的数据可以被去卷积，而不使用来自其它接收器的数据。
注意，通过对h(t)信号去卷积，可以消除低通滤波项exp(-ω2z/g)。
对于有限海洋深度的情况，将等式(2)和(4)数字组合(combinednumerically)起来形成滤波器。但是，对于50m或更深的海洋，海洋深度的效应就不大了。图6图示了对于两种不同的传感器深度，6m和12m，以及两种海洋深度，无限深和50m，的深度滤波曲线。另外，描绘了4m SWH皮尔逊-莫斯科维茨(Pierson-Moskowitz)各向同性海浪频谱曲线，图示了该频谱的有效部分。每个滤波曲线在低频分为两部分：分别对应于无限深海洋以及50m海洋深度。在海浪频谱带宽上，海洋深度的效应小。可以看出，有限海洋深度对传感器滤波的影响小，最大为频谱有效部分的百分之几。
这样，本发明提供一种测定在所述压力传感器或者每一压力传感器上方的海面高度的方法。在一个实施例中，所述压力传感器或者每一个压力传感器为地震传感器，因此本发明为所述地震传感器提供局部海面高度数据，因为本发明能够提供对所述压力传感器或者每一压力传感器上方海面高度的测量。
另外，如前所述，每一个压力传感器一般对压力进行重复采样。相继的采样操作采集的数据可以被如上所述进行处理，以提供所述地震传感器上方海面高度随时间变化的测量值。
对每一个压力传感器获得的局部海面高度数据有很多应用。
例如，每一个压力传感器上方的海面高度允许重建海面的剖面。这例如可以这样实现：沿着拖缆线，对随时间变化的表面高度进行外推。这或者可以用统计内插方法(statistical interpolation method)实现：比如J.Goff为测定海底剖面而提出的方法。
在重建海洋表面后，就能够计算海面的反射响应。这例如可以利用基尔霍夫积分(Kirchhoff Integration)、Lax-Wendroff技术或者其它合适的技术进行。然后可以计算一个去卷积算子，并将其应用于与用来获得海面剖面的压力数据同时采集到的地震数据，以针对海面的随时间变化的高度的效应校正地震数据。例如，可以用海面高度的随时间变化的估计值来削减地震数据中不平坦海面虚反射的影响。这样就改善了获得的地震图像的质量。
从低频压力数据获得的海面高度数据可以用来针对海面的随时间变化的高度的影响校正用同一传感器获得的地震压力数据。其也可以用来校正其它地震数据。例如，如果用位于4C地震接收器中的压力传感器采集低频压力数据，从该低频压力数据获得的海面高度数据可以用来，例如，校正由4C接收器中的地震检波器采集的质点速率数据，以及校正地震压力数据。
用本发明的方法获得的海面高度数据或者可以用来确定海面的状态，尤其是用来估计浪高，这就是所谓的“海况QC(Sea State QC)。海况QC目前是通过对海面进行视觉观察，从而为浪高分配一个数值而实现的。但是，根据本发明，可以从通过低频压力测量获得的局部海面高度数据，或者从局部海面高度数据重建的海面剖面，来确定海面的浪高。这提供了比视觉观察更精确的对浪高的测定。
本发明提供的局部海面高度数据还可以用来确保拖缆正确地水平化。通常，在地震勘探中，希望拖缆基本上水平(在水中水平)。在将拖缆放入水中后，可以根据本发明获得局部海面高度数据，这可以显示出拖缆在水中是否水平，并且拖缆是否在平均海平面以下希望的深度。可以按照需要调整拖缆或者拖缆的一段或多段，在局部海面高度数据表明拖缆已经被调整为水平并且调整到正确高度后，拖缆就准备好进行地震数据采集了。
在勘探中，可以监视局部海面高度，以确保拖缆保持在水平位置和所希望的深度。例如，如果局部海面高度数据表明某段拖缆的深度增加了，而拖缆其它部分的深度仍然基本保持不便，这就是一个强烈的信号：某段拖缆漏了，由于进了海水，该段拖缆正在下沉。
如前所述，在本发明的一个优选实施例中，利用地震压力传感器比如水听器采集低频压力数据。这使得低频压力数据的采集可以与地震数据的采集同时进行。接下来，这又允许在采集地震数据的时刻测定局部海面高度数据，例如用于对地震数据去虚反射。在用这种方式一起采集低频压力数据和地震数据的情况下，最好在与地震数据相同的时间段上，与地震数据同时接收和采集低频数据。例如，低频压力数据可以在这样一个时间段中被采集：从地震数据采集开始前20秒到地震数据采集终止后20秒。
应当注意，在实践中，水听器具有固有低阻滤波效应(除了上述的数字低阻滤波器之外)。一个水听器就是一个低频电容器，承载来自水听器的输出信号的导线就是电阻，此外，来自水听器的信号通常送到一个电压放大器，这就具有输入阻抗。所述水听器电容和线路电阻就成为一个低阻滤波器。这个低阻滤波器将明显削减频率范围为0.03Hz到1Hz的压力波的水听器输出的幅度。为了精确地测定局部海面高度，必须针对该低阻滤波效应进行校正，这就是所说的“补偿”该滤波器。如果确定了水听器电容和线路电阻，就可以针对固有低阻滤波效应校正采集到的数据。
除了地震传感器之外，传统的拖缆通常设有深度传感器。它们通常是静水压力传感器，测量频率低于约0.02Hz的静水压力。从测得的静水压力根据等式(1)获得传感器的深度。(深度传感器通常是压力传感器，基于名义的或者校准的水密度和空气气压进行压强-深度转换，而不是直接测量深度。)这些传统的深度传感器可以用来检查用水听器采集的低频压力数据的质量或者对其进行校正。这样的检查是用的，因为在低频，水听器输出的噪声成分可能很大。由在0.02Hz或者以下频率工作的深度传感器提供的所述校正可以很好地扩展到与该深度传感器紧邻的水听器以外，因为深度传感器工作的非常低的频率对应于具有很大波长的表面波。
在上述实施例的说明中，使用地震传感器采集频率范围为0.03Hz到1Hz的压力数据。但是本发明不限于此。对于0.03Hz到1Hz频率范围的压力数据，可以用一个或者多个专用的独立传感器采集。例如，在这样的实施例中，可以为一条地震拖缆提供除了拖缆上的地震传感器之外的一个或者多个传感器，用于采集0.03Hz到1Hz频率范围的压力数据。这些附加的传感器可以是任何能够采集0.03Hz到1Hz频率范围的压力数据的压力传感器。在本实施例中，所述拖缆具有第一组用于采集所述低频压力数据的一个或多个传感器，并具有第二组用于采集地震数据的一个或多个传感器：该拖缆的地震传感器采集地震数据，拖缆上的所述额外的传感器采集低频表面波压力数据。
在这些额外的低频压力传感器的输出要用于对拖缆上的地震传感器采集的地震数据去虚反射的情况下，每一个低频压力传感器最好基本上与相应的地震传感器位于同一位置。每一个低频压力传感器最好与要校正的地震接收器重合放置，或者放置在后者的约3m范围内。另外，所述低频压力数据最好与地震数据基本上同时被接收和采集，至少在与地震数据相同的时间段上接收和采集。例如，所述低频压力数据的采集时间段可以是从地震数据采集开始前20秒到地震数据采集接收后20秒。
上面对本发明的描述尽管是结合特定的地震拖缆进行的，但是本发明不限于此而可以应用于任何地震接收器阵列。如果接收器阵列包括地震压力传感器，则本发明的实现可以利用所述地震压力传感器来采集所述低频压力数据，并且/或者利用一个或者多个额外的低频压力传感器来采集所述低频压力数据。另一方面，如果接收器阵列不包括地震压力传感器，则本发明的实现可以利用一个或者多个附加的低频压力传感器来采集所述低频压力数据。
原则上，本发明的实现可以使用单个低频压力传感器。但是，这只能对海面高度提供有限的信息(也就是说，只能提供传感器上方海面高度的单个值)。最好使用多个低频压力传感器，因为这可以提供有关所述多个传感器的每一个的上方的流体柱的表面高度的信息，从而，例如通过对这些位置之间的海面高度进行内插，可以从所述多个传感器的每一个上方的流体柱的表面高度的信息生成海面的剖面。
上面对本发明的描述是结合一个或者多个设置在一个接收器阵列上的低频压力传感器进行的。但是本发明不限于此，而可以应用于海洋地震源阵列：在该源阵列上设置一个或者多个在0.03Hz-1Hz频带中敏感的压力传感器，使每一个传感器与一个地震源或者相应的地震源相联。这些传感器的输出可以如上所述进行处理，从而提供所述传感器或者每一个传感器上方的局部海面高度。这例如可以用来校正源的不平坦海面虚反射响应，在这种情况下，每一个低频压力传感器最好与其相应的源基本上处于同一位置，例如与要校正的地震源重合放置或者放置在后者的约3m范围内。
应当注意，测定设置在源阵列上或者设置在源阵列中的传感器上方的局部海面高度所需的处理不与设置在接收器阵列中或者接收器阵列上的传感器的处理完全相同。源阵列通常是从一个浮体悬垂下来，从而位于海面下一个恒定的位置，也就是说，源阵列随着海面高度的变化而上下运动。源阵列的这种运动引入多普勒频移，这在处理设置在源阵列上的传感器采集的数据时必须考虑到。(与此相反，拖缆通常被深度控制装置保持在一个与海面高度/涌浪无关的恒定“深度”。)
图7是能够处理用本发明的方法采集的低频压力数据以测定所述传感器或者每一个传感器上方的局部海面高度的设备1的示意方框图。在一个优选实施例中，该设备1还能够利用所述局部海面高度处理地震数据，以削减虚反射在被处理的地震数据中的影响。
该设备1包括一个可编程数据处理器2，用一个程序存储器3(例如只读存储器(ROM)的形式)存储用于控制数据处理器2来用本发明的方法处理地震数据的程序。该设备还包括非易失性读写存储器4，用于存储例如任何在没有电源时必须保持的数据。由一个随机存取存储器RAM5作为数据处理器的“工作”存储器或者便笺式存储器。设置输入设备6来例如接收用户命令和数据。设置一个或多个输出设备7，例如用来显示与处理的进程和结果有关的信息。输出设备例如可以是打印机、可视显示装置或者输出存储器。
用来处理的数据组可以通过输入设备6提供，或者，可选地，可以由可机读的数据存储器8提供。
处理的结果可以通过输出设备7输出或者被存储起来。
用于操作系统、执行前述方法的程序被存储在程序存储器3中，该存储器可以被实现为半导体存储器，例如公知的ROM类型。但是，程序也可以存储在合适的任何其它存储介质中，比如磁性数据载体3a(比如软盘)或者CD-ROM 3b中。
图8图示了根据本发明的地震勘探系统的一个实施例。该地震勘探系统包括一个用10总体上表示的源阵列，其包括一个或者多个地震源，并从勘探船11悬垂到海面以下。该地震勘探系统还包括一个接收器阵列，图8中所示为一个拖缆12，被拖曳在勘探船的后面。但是接收器阵列可以是其它任何接收器阵列，例如多条拖缆或者海底缆绳。在该拖缆上设置有多个地震接收器13a、13b、13c，其中每一个由地震压力传感器构成或者包括地震压力传感器，所述地震压力传感器比如是水听器。由地震接收器13a、13b、13c采集到的地震数据通过光纤、导线或者其它数据传输设备沿着拖缆传送到拖船11上的第一处理和/或记录设备14a。
附图标记15a和15b分别表示一个低频压力传感器，它们能够采集0.03Hz-1Hz频率范围的压力数据。它们每一个分别与一个地震接收器13a、13b相邻。压力传感器15a、15b采集到的低频压力数据被传送给勘探船11上的第二处理和/或记录设备14b，该设备处理压力传感器15a采集的低频压力数据以获得该压力传感器15a上方的局部海面高度(基本上等于与该压力传感器15a相邻的接收器13a上方的局部海面高度)。类似地，处理压力传感器15b采集到的低频压力数据，获得压力传感器15b上方的局部海面高度(基本上等于相邻的接收器13b上方的局部海面高度)。
在实践中，压力传感器15a、15b在0.03Hz-1Hz频率范围内对压力重复采样，从而测定每一个传感器上方随时间变化的局部海面高度。所得到的海面高度数据可以用于上述任何目的。例如，可以从这些局部高度测量值确定海面的随时间变化的剖面。(实践中，一条拖缆会包含许多如图8所示的低频压力传感器，从而有更多的局部海面高度测量值可以用于确定所述海面剖面)。
如前所述，本发明的实施可以使用一个地震压力传感器获得所述低频压力数据。这在图8中用附图标记13c表示，该标记表示一个地震接收器，其具有一个地震压力传感器，其相联的数字低阻滤波器已经被禁用，从而能够采集大致范围为0.03Hz-1Hz的压力数据。该接收器13c因此不需要有一个与其同位置的低频压力传感器。由该接收器13c采集的低频压力数据被送往勘探船11上的第二处理和/或记录设备14b，该接收器13c采集的地震数据被送往所述第一处理和/或记录设备14a。处理接收器13c采集的低频压力数据以获得该接收器13c上方的局部海面高度。
实践中，本发明既可以用与每一个地震接收器基本上在同一位置的低频压力传感器实现，也可以利用每一个地震压力传感器通过禁用相联的数字低阻滤波器来获得低频压力数据。为了说明的方便，这两个方法都图示在图8中，但原则上，这两个方法是可以相互组合的。
附图标记15c表示一个设置在源阵列10上的压力传感器，其能够在大致的频率范围0.03Hz-1Hz上采集压力数据。该压力传感器15c采集的低频压力数据也被传送到勘探船11上的所述第二处理和/或记录设备14b，可以被处理从而获得该压力传感器15c上方的局部海面高度(基本上等于源阵列10上方的局部海面高度)。
所述处理和/或记录设备14a、14b可以被组合到单个处理和/或记录设备中。它们可以包括如图7所示的设备1。地震数据和低频压力数据可以简单地在勘探船上加以记录，后期进行处理，或者所述数据中的一种或者两种都可以实时或者近实时地予以处理(例如为了监视拖缆的深度)。

Claims (23)

1.一种测定流体柱表面高度的方法，该方法包括下列步骤：
提供在一个流体柱内的一个传感器，该传感器对频率低于1Hz的压力波敏感；
使用所述传感器接收和采集0.03Hz到1Hz频带内的压力数据；以及
处理所述压力数据，获得有关该传感器上方的流体柱的表面高度的信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该传感器被包括在一个地震传感器阵列中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该传感器被包括在一条测量缆中。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该传感器是地震传感器。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述地震传感器在接收和采集0.03Hz到1Hz频带中的压力数据时，接收和采集地震数据。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该地震传感器是水听器。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测量缆是一条包括多个去耦传感器的拖缆。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该传感器与一个地震源相联。
9.如权利要求1所述的方法，还包括下列步骤：校正所采集到的压力数据，以将该传感器相对于流体柱的运动考虑在内。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，处理所述压力数据的所述步骤包括对一个传感器采集到的压力数据应用下述校正滤波：
p(ω)＝ρgh(ω)exp(-ω2z/g)
其中，p(ω)是传感器感测到的压力，ρ是流体的密度，g是重力加速度，z是所述传感器在平均海平面以下的深度，ω是表面波的角频率，h是传感器正上方的流体柱的表面相对于平均海平面的向上位移。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，处理所述压力数据的所述步骤包括：对一个传感器采集到的数据进行校正滤波，该校正滤波为下述等式的数值组合：
p＝ρgh cosh(k(d-z))/cosh(kd)，和
ω2＝gk tanh(kd)
其中，p是传感器感测到的压力，ρ是水的密度，g是重力加速度，z是所述传感器在平均海平面以下的深度，ω是表面波的角频率，d是相对于平均海平面的海深，h是传感器正上方的海面相对于平均海平面的向上位移。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，处理所述压力数据的所述步骤包括下述步骤：获得有关所述多个传感器中每一个的上方的流体柱的表面高度的信息；从有关所述多个传感器中每一个的上方的流体柱的表面高度的信息生成海面的剖面。
13.一种处理地震数据的方法，包括下列步骤：
提供在一个流体柱内的第一传感器，该第一传感器对频率在0.03Hz以上的压力波敏感；
提供在所述流体柱内的第二传感器，该第二传感器为地震传感器；
使用所述第一传感器接收和采集0.03Hz到1Hz频带内的压力数据；
在接收和采集压力数据时，使用所述第二传感器接收和采集地震数据；
处理所述压力数据，获得有关该第一传感器上方的流体柱的表面高度的信息；以及
利用有关该第一传感器上方的流体柱的表面高度的信息，处理所述地震数据，从而削减所述被处理的地震数据中不平坦海面虚反射的影响。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该第一传感器与该第二传感器在同一位置。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，该第一传感器为该第二传感器。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，处理所述地震数据的所述步骤包括：用基尔霍夫积分计算反射响应；
计算一个去卷积算子；
将该去卷积算子应用于所述地震数据。
17.一种测定流体柱表面高度的系统，包括：
设置在一个流体柱内的一个传感器，该传感器在使用时接收和采集0.03Hz到1Hz频带内的压力数据；和
处理设备，用于处理所述压力数据，以获得有关该传感器上方的流体柱的表面高度的信息。
18.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述处理设备包括一个可编程数据处理器。
19.一种地震勘探系统，包括：
设置在一个流体柱内的地震源；
设置在该流体柱内，与所述地震源相隔一定距离的一个第一传感器，该传感器用来接收和采集0.03Hz到1Hz频带内的压力数据；
一个第二传感器，适合于在采集所述压力数据时接收和采集地震数据；
第一处理设备，用于处理所述压力数据，以获得有关该第一传感器上方的流体柱的表面高度的信息；和
第二处理设备，用于利用有关该第一传感器上方的流体柱的表面高度的信息来处理所述地震数据，以削减所述被处理的地震数据中不平坦海面虚反射的影响。
20.如权利要求19所述的地震勘探系统，其特征在于，该第一传感器与该第二传感器在同一位置。
21.如权利要求19所述的地震勘探系统，其特征在于，该第一传感器为该第二传感器。
22.如权利要求19所述的地震勘探系统，其特征在于，所述第一处理设备为所述第二处理设备。
23.如权利要求19所述的地震勘探系统，其特征在于，所述第一处理设备包括一个可编程数据处理器。
CNB028183185A 2001-09-18 2002-09-18 流体柱表面高度的测定及地震数据处理的方法和系统 Expired - Fee Related CN100385254C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0122465.8 2001-09-18
GB0122465A GB2379741B (en) 2001-09-18 2001-09-18 Method for reducing the effect of Sea-surface ghost reflections

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1555496A CN1555496A (zh) 2004-12-15
CN100385254C true CN100385254C (zh) 2008-04-30

Family

ID=9922257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB028183185A Expired - Fee Related CN100385254C (zh) 2001-09-18 2002-09-18 流体柱表面高度的测定及地震数据处理的方法和系统

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20050073909A1 (zh)
EP (1) EP1430329A2 (zh)
CN (1) CN100385254C (zh)
AU (1) AU2002331953B2 (zh)
GB (1) GB2379741B (zh)
NO (1) NO20041561L (zh)
RU (1) RU2321026C2 (zh)
WO (1) WO2003025624A2 (zh)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2393251A (en) * 2001-07-16 2004-03-24 Fendall Burian Method for determining the relative elevation of points in a near-shore area and measuring device for establishing a stable instantaneous water level
US8687460B2 (en) 2003-05-16 2014-04-01 Schlumberger Technology Corporation Methods and apparatus of source control for synchronized firing of air gun arrays with receivers in a well bore in borehole seismic
US7974150B2 (en) 2003-05-16 2011-07-05 Schlumberger Technology Corporation Methods and apparatus of source control for sequential firing of staggered air gun arrays in borehole seismic
US7359282B2 (en) * 2003-05-16 2008-04-15 Schlumberger Technology Corporation Methods and apparatus of source control for borehole seismic
GB2405473B (en) 2003-08-23 2005-10-05 Westerngeco Ltd Multiple attenuation method
US7791980B2 (en) * 2004-05-21 2010-09-07 Westerngeco L.L.C. Interpolation and extrapolation method for seismic recordings
US7336561B2 (en) * 2004-09-07 2008-02-26 Pgs Americas, Inc. System for attenuation of water bottom multiples in seismic data recorded by pressure sensors and particle motion sensors
US20060083109A1 (en) 2004-10-14 2006-04-20 Tsunehisa Kimura Seismic source controller and display system
US7433264B2 (en) 2005-03-18 2008-10-07 Westerngeco L.L.C. Methods and systems for determination of vertical correction of observed reflection seismic signals
US8477561B2 (en) 2005-04-26 2013-07-02 Westerngeco L.L.C. Seismic streamer system and method
US20080144435A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-19 Morley Lawrence C Deep low frequency towed-array marine survey
CN101241192B (zh) * 2007-02-06 2010-05-19 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司 一种消除气枪近场子波虚反射的方法
US8593907B2 (en) * 2007-03-08 2013-11-26 Westerngeco L.L.C. Technique and system to cancel noise from measurements obtained from a multi-component streamer
US8077543B2 (en) * 2007-04-17 2011-12-13 Dirk-Jan Van Manen Mitigation of noise in marine multicomponent seismic data through the relationship between wavefield components at the free surface
US9279899B2 (en) * 2007-07-18 2016-03-08 Westerngeco L.L.C. System and technique to estimate physical propagation parameters associated with a seismic survey
US9158015B2 (en) * 2007-10-04 2015-10-13 Westerngeco L.L.C. Seismic streamer platform
US9285493B2 (en) 2009-08-27 2016-03-15 Pgs Geophysical As Sensor grouping for dual sensor marine seismic streamer and method for seismic surveying
US8773949B2 (en) * 2009-11-03 2014-07-08 Westerngeco L.L.C. Removing noise from a seismic measurement
US8634270B2 (en) * 2010-10-01 2014-01-21 Westerngeco L.L.C. Determining sea conditions in marine seismic spreads
US20120147700A1 (en) * 2010-12-14 2012-06-14 Svein Arne Frivik Determining Streamer Depth and Sea Surface Profile
AU2012252401B2 (en) * 2011-05-11 2014-09-25 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method for monitoring seafloor movements
US8949030B2 (en) 2011-07-29 2015-02-03 Westerngeco L.L.C. Attenuating sea-surface ghost wave effects in seismic data
US9274239B2 (en) 2012-01-13 2016-03-01 Westerngeco L.L.C. Wavefield deghosting
WO2013137974A1 (en) 2012-03-12 2013-09-19 Exxonmobil Upstream Research Company Direct arrival signature estimates
US9442209B2 (en) * 2012-07-10 2016-09-13 Pgs Geophysical As Methods and systems for reconstruction of low frequency particle velocity wavefields and deghosting of seismic streamer data
CN109100799A (zh) * 2018-06-28 2018-12-28 广州海洋地质调查局 一种起伏海水表面的电缆深度定位方法及处理终端
CN112014883B (zh) * 2020-09-08 2021-08-20 中南大学 一种基于Log-Cosh函数的微震震源定位方法、系统、装置及可读存储介质
CN113156393B (zh) * 2021-03-29 2022-05-27 山东科技大学 一种机载激光测深破碎风浪海面模型构建方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86210195U (zh) * 1986-12-18 1987-12-12 山东省水文总站 水文缆道测量仪
CN87216744U (zh) * 1987-02-22 1988-12-21 国营第五○八厂 钻孔激光测流仪
US4870625A (en) * 1988-09-26 1989-09-26 Exxon Production Research Company Marine shear-wave detection system using single mode reflection boundary conversion technique
US4951264A (en) * 1986-05-16 1990-08-21 University Of Miami Method of measuring the shear modulus profile of a seabed
CN1210272A (zh) * 1998-09-28 1999-03-10 江苏省农业科学院原子能农业利用研究所 智能化单井地下水动态参数测试仪

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2890411A (en) * 1955-07-07 1959-06-09 Clyde A Whittaker Measurement of underwater pressure variations
DE1256412C2 (de) * 1966-03-05 1977-03-03 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Thermoplastische formmassen mit antistatischen eigenschaften
US3534599A (en) * 1968-04-12 1970-10-20 Us Navy Expendable ocean-wave meter
US4184368A (en) * 1978-10-16 1980-01-22 Nasa Oceanic wave measurement system
US5077696A (en) * 1990-12-27 1991-12-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Floating sensor to detect very low frequency pressure signals
US5243565A (en) * 1991-08-13 1993-09-07 University Of Miami Method of measuring directional spectra of surface gravity waves
NO178358C (no) * 1993-02-25 1996-03-06 Statoil As Fremgangsmåte for gjennomföring av marine, seismiske målinger, samt seismisk sjöbunnkabel for gjennomföring av denne fremgangsmåten
GB9600959D0 (en) * 1996-01-17 1996-03-20 Geco As Method and apparatus for minimizing the effect of rough sea conditions on marine seismic sources
GB9828066D0 (en) * 1998-12-18 1999-02-17 Geco As Seismic signal analysis method
DE10084249T5 (de) * 1999-02-26 2005-04-21 Jerry Toronto Moscovitch Zusätzliches LCD-Feld mit Sensorbildschirm
GB9906456D0 (en) * 1999-03-22 1999-05-12 Geco Prakla Uk Ltd Method and system for reducing effects of sea surface ghost contamination in seismic data

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4951264A (en) * 1986-05-16 1990-08-21 University Of Miami Method of measuring the shear modulus profile of a seabed
CN86210195U (zh) * 1986-12-18 1987-12-12 山东省水文总站 水文缆道测量仪
CN87216744U (zh) * 1987-02-22 1988-12-21 国营第五○八厂 钻孔激光测流仪
US4870625A (en) * 1988-09-26 1989-09-26 Exxon Production Research Company Marine shear-wave detection system using single mode reflection boundary conversion technique
CN1210272A (zh) * 1998-09-28 1999-03-10 江苏省农业科学院原子能农业利用研究所 智能化单井地下水动态参数测试仪

Also Published As

Publication number Publication date
GB2379741B (en) 2003-11-19
CN1555496A (zh) 2004-12-15
WO2003025624A2 (en) 2003-03-27
NO20041561L (no) 2004-04-16
RU2321026C2 (ru) 2008-03-27
US20050073909A1 (en) 2005-04-07
GB2379741A (en) 2003-03-19
GB2379741A8 (en) 2003-03-31
RU2004111660A (ru) 2005-02-10
EP1430329A2 (en) 2004-06-23
GB0122465D0 (en) 2001-11-07
AU2002331953B2 (en) 2006-09-21
WO2003025624A3 (en) 2003-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100385254C (zh) 流体柱表面高度的测定及地震数据处理的方法和系统
US6529445B1 (en) Method of reducing effects of a rough sea surface on seismic data
EP2092370B1 (en) Non-acoustic noise estimation in a vector sensing streamer
CN1997914B (zh) 三维反虚反射
EP1147435B1 (en) Method for the determination of local wave heights and acoustic sensor in marine seismic signals
EP2191302B1 (en) Removing vibration noise from multicomponent streamer measurements
AU2002331953A1 (en) Determination of the height of the surface of a fluid column
US6697737B2 (en) Quality control cube for seismic data
US20110085420A1 (en) Method of and apparatus for exploring a region below a surface of the earth
EP2279436B1 (en) System and technique to determine high order derivatives from seismic sensor data
CN106443788A (zh) 使用旋转传感器测量减弱由拖缆布置的传感器采集的噪声
US20130013212A1 (en) Seismic clock timing correction using ocean acoustic waves
US10459100B2 (en) Survey techniques using streamers at different depths
AU2001294683A1 (en) Quality control cube for seismic data
GB2467326A (en) Method of detecting or monitoring a subsurface hydrocarbon sized structure
CN103123397A (zh) 处理多分量地震数据
US10067254B2 (en) Removal of an estimated acquisition effect from a marine survey measurement
EP1538462A2 (en) Adding a signal to seismic data
US11092710B2 (en) Inversion techniques using streamers at different depths
Embriaco et al. A procedure to ensure a good quality of signals recorded by multidisciplinary seafloor observatories
US9971053B2 (en) Using crossline measurement data for an action relating to survey of a target structure
Muijzert et al. A 5C Land Seismic Gradient Sensor
Rogers et al. The high resolution 3-D seismic survey system “Kite”
Eiken et al. Repeated seismic survey from the North Sea using new streamer technology
Austin et al. A sediment imaging system using acoustic tomographic techniques

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080430

Termination date: 20120918