CN100487484C - 地震勘测方法和地震勘测装置 - Google Patents

Abstract

地震勘测方法，包括获得关于在勘测位置处的下部地质结构的成像地震数据，以及同时或基本上同时获得关于在勘测位置处近地表(5)的静态地震数据的步骤。该方法可以使用成像源(12)获得成像地震数据和分离静态源(13、13`)以获得静态地震数据。可替换的是可以仅使用一个成像源(12)，并且可以从由成像源和至今为止仅认为是不必要的噪声产生的表面波、空气波或地滚波获得静态地震数据。

Description

地震勘测方法和地震勘测装置

技术领域

本发明涉及一种地震勘测方法，以及更具体的涉及用于在地球的内部地球的表面处或地球的表面附近的勘测位置处的地震勘测方法，地球的表面具有和地球内部的下部层不同的地震特性，并且期望获得关于地球内部的近地表区域的特性的信息。本发明也涉及一种地震勘测装置。

背景技术

图1是陆地地震勘测装置的示意图。在该装置中通过设置于地球表面2之上或设置在地球表面2处的地震源1发射地震能量。当激励源的地震能量进入地球内部并通过地球内部向下传播，直到通过作为地震能量的部分反射体3的地质特征对其反射。反射的地震能量向上经过地球的内部。并通过设置于地球表面之上的地震接收器阵列4对其探测。例如，通过测定从地震源1到接收器4的地震能量的传播时间获得关于地球内部的信息。在图1中仅给出了一个反射器3，但是实际上，多个位于地球内部的地质特征可作为用于地震能量的反射体。

在图1中仅给出了一个源1，但是实际上，地球地震勘测装置具有一个源阵列。地震能量发射的能量不得不是足够的高以照射地球内部深处的地质结构，并且通常必须使用接收器阵列以获得需要的能量。

地球内部的地质结构是不均一的。在处理地震数据中的一个问题是在地球表面处或在地球表面附近的区域5中的地球的地震特性常常与下部地质结构6的特性明显不同。在下文中将下部地质结构6参考作为“基底”，并且将在地球表面处或在地球表面附近的区域5参考作为“近地表”。近地表也可以参考作为“风化层”，因为近地表的风化结果是地震特性不同的一个原因，因为这使近地表5的固化比基底的少。在实际中，在近地表5中地震能量的速率可以明显低于在基底6中的地震能量的速率。如果近地表和基底具有相同的特性，相比较于被记录的传播时间，速率的不同将产生地震能量传播时间的偏移，并且已知将这些传播时间的偏移通常作为“静态偏移”或仅作为“静态”。

给出的近地表5在图1中的地球内部的表面处，但它不需延伸至表面2，并且那里有上覆于近地表的进一步的层。近地表和基底之间的边界可以不是清楚的，并且地球的特性可以逐渐的变化。

通过近地表5产生的静态偏移依赖于近地表的厚度，并依赖于通过近地表的地震能量的传播速率。侧变化通常既出现于近地表5的厚度又出现于通过近地表的传播速率，从而使在一个位置处的地震接收器处观测到的静态偏移很可能异于在另一个位置处的地震接收器处观测到的静态偏移。对于第一近似值，通过相对于在另一个接收器处的记录数据的静态时间偏移超前或延迟在一个接收器处记录的整个数据设置。在处理地震数据时非常期望考虑静态偏移。除非将这些静态数据从地震数据中去除，不管来自于更深层的地震事件的波至时间中的变化是由于在深度中的变化还是由于这些更深层的横向位置，将存在模糊度，或者仅由于在近地表5中传播引起模糊度。

由近地表引起的静态偏移问题对用于多种成分地震数据是非常重要的。这是由于用于S波(剪切波)的静态偏移通常大大大于用于P波(压力波)的静态偏移，这是由于比如S波的横波对于地球内部的横向耦合是更灵敏的因素。这在图2中给出。图2中的x轴代表来自于源的横向距离。通常，由于用于近地表中地震波较低的传播速率，非常接近表面的静态偏移具有最大的振幅并具有对总静态偏移相当大的冲击。

仅在处理地震数据中引起的进一步问题是由于定向、定位或传感器灵敏度的变化会引起误差。已知将这些效用作为传感器扰动，并且其不依赖于近地表的地质概况。

传感器扰动的一个举例是传感器倾斜。这对用于多种成分传感器是特别重要的，其试图记录沿着传感器的x轴、y轴和z轴接收到的粒子运动的成分。如果配制传感器使它的内部z轴不垂直定向，在通过传感器记录的垂直成分和地震能量的水平成分之间将出现串馈。

传感器倾斜的进一步缘由是移植误差。当接收器不设置于它的预定位置而是设置于横向和/或垂直偏离接收器的预定位置的位置处时，就出现了移植误差。相比较于到预定接收器位置的预期传播路径，这种移植误差引起了到接收器的地震能量传播路径的变化，并且这些引起了在接收器处地震能量的到时的变化。这些到时变化独立和附加于由近地表引起的静态偏移。

传感器倾斜的进一步缘由是从接收器阵列中的一个接收器到阵列的另一个接收器的灵敏性的变化。可是，这些变化不会影响在传感器处地震能量的到时。

在处理多种成分地震数据中遇到的进一步问题是接收器可以比另一个成分更精确的记录地震数据的一个成分。已知将其作为“矢量失真”。

图3是在典型地球地震勘测中给出了静态偏移和传感器倾斜的示意性透视图。在图3中给出的五个接收器7到11中，两个接收器，不垂直定向接收器9，11，从而使这些接收器的内部z轴关于垂直方向倾斜。该接收器倾斜将引起影响通过接收器9和11获得的地震数据的传感器倾斜。需要指出，图3中的每个接收器具有不同的高度，并且这些高度差别再次引起了传感器偏移。

用于通过近地表引起的静态偏移的修正地震数据的通常方法是假设从一个接收器到另一个接收器的静态偏移的变化是小的。如果彼此毗邻的设置接收器，该假设是合理的。在这个假设之上，通常的技术是用平均到时取代每个独立接收器处的局部到时，已经通过平均超过一个接收器组的距离的局部到时获得该平均到时。这导致了局部时间偏移的模糊，其依次引起了通过处理地震数据获得的地震图像的模糊。这不是令人满意的，具体的，期望得到高清晰度的图像和/获多种成分图像。

先前技术方法具有的进一步问题是它使用于传感器倾斜的地震数据修正非常困难。为了修正用于传感器倾斜的地震数据，必须具有用于每个接收器的高清晰度数据。

EP-A-0241658给出了地震勘测的方法，其使用在地球表面处设置的地震接收器和埋藏于地球内部的传感器获得的数据获得关于近地表的信息。可是，由于将传感器埋藏在地球内部是困难和昂贵的处理，该方法不适于实际操作。

当在陆地基底地震勘测中激励地震源时，从源到接收器的一些地震能量路径整个展现存在于近地表5内部。这些路径的一个举例在图1中示出，如路径19。可以使用起因于整个展现存在于近地表5内部的路径的地震数据获得关于近地表的信息，并将这些数据参考作为“静态数据”。起因于沿包括在下部地质结构(比如图1中的路径20)处反射的路径的地震能量的地震数据提供了关于基底的地质结构的信息，并将这些数据参考作为“成像数据”。

在陆地基底地震勘测中常常使用的一个地震源是振荡器源。振荡器源基本上包括装配的块结构，从而使其经历振动，并由于振荡块结构和地球表面之间的碰撞，结果产生地震能量。振荡块结构常常装配于具有能量以对振荡块结构的运动提供动力的推进装置之上。

当使用振荡器作为陆地基底勘测中的地震源时，产生多种噪声信号，并且这些噪声信号将相当大的减少用于获得关于静态偏移的信息的地震数据的信噪比，一种噪声信号是发动机噪声，这是通过振荡器发动机产生的不规则噪声，而且其特征在于像覆盖地震信号的整个范围的较宽宽度频谱的光谱线。发动机噪声退化了源信号的全部信噪比。

由于振荡器非线性引起了另一个噪声信号。在地震勘测中通常使用的振荡器产生相当大数量的非线性噪声，比如高阶谐波和次谐波。该非线性噪声是谐振荡失衡的结果，其包括振荡器块结构和地面的弹性空腔。

如上面指出的，典型的陆地基底地震勘测使用了地震源阵列。这可以引起从源阵列的近地表中的独立源区域的不完全上部位置导致的干扰信号。以这种方式产生的干扰信号或拍频信号引起了源波场的相干退化，并且已知将其作为振荡器阵列近地表效应。

除了上面的噪声信号，除了预定的振荡器输出产生多种信号。这些附加信号包括地滚波、表面波和空气波。

设计地震源以产生压缩波的俯冲波场。可是由于源区域的限制的空间延伸出现边缘效应。该边缘效应导致了具有横向成分的表面波。

振荡器源的振荡器块结构产生空气中的波，经常将该现象称作空气波，除了产生在空气中的波。至今已将空气波认作需要从通过随后处理的地震数据中移除的相干的噪声特征。

发明内容

本发明已使利用地滚波、表面波和/或空气波提供关于近地表的信息成为现实。例如，即使通过地面波的产生是非故意的副产品，这些波通过近地表层传播。并因此可以利用其提供关于近地表的信息。此外，已经注意到，在一些环境下，通过由振荡器产生的空气波产生表面波的非常浅的穿过。由于具有一定距离的空气波的弱衰减，并且由于来自于空气波的地面波的实质上“无干扰”产生，可以使用空气波驱动“地面波端数”测定紧邻的近地表中的传播速率。

具体地说，本发明提供一种地震勘测方法，包括：获得涉及在勘测位置处下部地质结构的第一地震数据；获得涉及在勘测位置处近地表的第二地震数据；以及处理第二地震数据以获得关于近地表的信息和关于接收器的扰动的至少之一的信息。

根据本发明的上述方法，其中获得第一地震数据的步骤包括激励第一地震源和在一个或多个接收器的接收器阵列处获得第一地震数据；并且其中获得第二地震数据的步骤包括与第一地震源的激励在大约同一时间激励异于第一地震源的第二地震源，以及在接收器阵列处获得第二地震数据。

根据本发明的上述方法，其中第二地震源不同于第一地震源。

根据本发明的上述方法，并包括编码由至少第一和第二之一地震源发射的地震能量的步骤。

根据本发明的上述方法，其中在使用中，第一地震源在第一频带中发射地震能量，在使用中，第二地震源在异于第一频带的第二频带中发射地震能量。

根据本发明的上述方法，其中第一频带不与第二频带交迭。

根据本发明的上述方法，并包括在第一地震源的激励之前和之后以预定的时间激励第二地震源的步骤。

根据本发明的上述方法，并包括在第一地震源的激励之后以预定的时间激励第二地震源的步骤。

根据本发明的上述方法，其中预定时间是至少0.5秒。

根据本发明的上述方法，其中预定时间是小于1.0秒。

根据本发明的上述方法，其中第一地震源与第二地震源空间分离。

根据本发明的上述方法，其中从第一地震源到接收器的距离大于从第二地震源到接收器的距离。

根据本发明的上述方法，其中将获得地震数据的接收器或每个接收器设置于地球的表面处。

根据本发明的上述方法，并包括激励地震源以发射地震能量的步骤；并且由于激励地震源的缘故在接收器阵列处获得第一和第二地震数据。

根据本发明的上述方法，其中从由地震源发射的地震能量产生的表面波获得第二地震数据。

根据本发明的上述方法，其中从由地震源产生的空气波获得第二地震数据。

根据本发明的上述方法，并包括根据关于近地表的信息和/或关于接收器的扰动的信息，处理第一地震数据以获得关于下部地质结构的信息的进一步步骤。

根据本发明的上述方法，其中接收器阵列设置于地球的表面处。

本发明还提供一种地震勘测方法，包括激励地震能量的源从而产生至少表面波、地滚噪声和空气波之一，并从该至少表面波、地滚噪声和空气波之一获得关于勘测位置处的近地表的地震数据；处理所述地震数据以获得关于近地表的信息和/或关于接收器扰动的信息。

本发明还提供一种地震勘测装置，包括：适于以地震能量照射下部地质结构的第一地震源；第二地震源；用于基本本上同时激励第一和第二地震源的控制装置；以及与第一地震源和第二地震源空间分离的接收器；用于处理基于第二地震源的激励获得的地震数据，从而获得关于近地表的信息和/或关于接收器扰动的信息的装置。

根据本发明的上述地震勘测装置，其中在使用中，第一地震源适于在第一频带中发射地震能量，在使用中，第二地震源在异于第一频带的第二频带中发射地震能量。

根据本发明的上述地震勘测装置，其中第一频带不与第二频带交迭。

根据本发明的上述地震勘测装置，其中控制装置适于在激励第一和第二地震源中的另一个之后以预定的时间激励第一和第二地震源之一。

根据本发明的上述地震勘测装置，其中控制装置适于在激励第一地震源之后以预定的时间激励第二地震源。

根据本发明的上述地震勘测装置，其中预定时间是至少0.5秒。

根据本发明的上述地震勘测装置，其中预定时间是小于1.0秒。

根据本发明的上述地震勘测装置，其中第二地震源基本上毗邻第一地震源。

根据本发明的上述地震勘测装置，其中第二地震源与第一地震源空间分离。

根据本发明的上述地震勘测装置，其中第二地震源和接收器之间的距离小于第一地震源和接收器之间的距离。

根据本发明的上述地震勘测装置，其中接收器设置于地球的表面处。

本发明的第一方面提供了一种地震勘测方法，其包括获得涉及在勘测位置处下部地质结构的第一地震数据的步骤；其中该方法包括获得涉及在勘测位置处近地表的第二地震数据的进一步步骤，与获得第一地震数据的步骤同时或基本上同时实施的获得第二地震数据的步骤。

解决通过近地表产生的静态偏移问题的通常方法是在勘测位置实施两个单独的勘测。一个勘测是用于收集成像数据，并使用一个源阵列和用于特定提供高质量成像数据的接收器阵列。然后在相同的位置实施第二勘测，其使用设计的具有新的源和接收器阵列的不同的源阵列和不同的接收器以提供关于近地表层高质量信息。使用在勘测中获得的信息修正用于近地表效应的成像数据。同时该解决方法能提供好的结果，这需要实施两个昂贵和耗时的勘测装置。相反，本发明使同时或接近同时获得成像数据和静态数据成为可能，并且因此减少了持续时间和地震勘测的费用。

本发明的实施例中的方法包括在一个或多个接收器的接收器阵列处激励第一地震源和获得第一地震数据，以及包括激励异于第一地震源的第二地震源和在相同的接收器阵列处获得第二地震数据的获得第二地震数据的步骤。将第一地震源作为“成像源”，并提供了关于下部地质结构的成像数据，反之将第二地震源作为“静态源”，并提供了关于近地表的静态数据。

该方法优选的包括编码通过至少第一和第二地震源之一发射的地震能量的步骤。这使不管是对通过由第一地震源发射的地震能量引起的在接收器阵列处获得的数据中的事件的测定还是对通过由第二地震源发射的地震能量引起的在接收器阵列处获得的数据中的事件的测定更容易和更可靠。编码地震能量的方法包括使用在不同的频带中发射能量的源，延迟相对于激励另一个地震源一个地震源的激励，和/或空间分离第一和第二地震源。

可替换实施例中的方法包括激励地震源以发射地震能量，以及由于激励地震源在接收器阵列处获得第一和第二地震数据的步骤。在该实施例中可以使用地滚波、表面波和/或空气波以和在获得成像数据的相同时间处获得静态数据。

该方法可以包括处理第二地震数据以获得关于近地表的信息和/或获得关于接收器扰动的信息。

该方法包括根据关于近地表的信息和/或关于接收器扰动的信息，处理第一地震数据以获得关于下部地质结构的信息。

本发明的方法不需使用埋藏于地球内部的接收器，并且可以利用仅设置于地球表面之上或地球表面处的接收器实现该方法。

本发明的第二方面是提供一种地震勘测方法，其包括激励地震能量的源，从而产生表面波和获得在勘测位置处来自于表面波的涉及近地表的地震数据的步骤。

本发明的第三方面是提供一种地震勘测方法，其包括激励地震能量的源，从而产生空气波和获得在勘测位置处来自于空气波的涉及近地表的地震数据的步骤。

本发明的第四方面是提供一种地震勘测装置，其包括：适于地震能量照射下部地质结构的第一地震源；第二地震源；用于基本本上同时激励第一和第二地震源的控制装置；以及与第一地震源和第二地震源空间分离的接收器；用于处理基于第二地震源的激励获得的地震数据，从而以获得关于近地表的信息和/或关于接收器扰动的信息的装置。

附图说明

通过参考附图的举例描述给出本发明的优选实施例，其中：

图1是陆地基底地震勘测的示意图；

图2给出了用于p波和s波的静态偏移；

图3是传感器扰动和静态偏移的示意性描述；

图4是陆地基底地震勘测中噪声源的示意性描述；

图5是在本发明的方法中获得的地震数据的示意性描述；

图6是需要用于本发明的一个实施例的几何示意性描述；

图7给出了用于测定和修正静态偏移的需要的波场；以及

图8是本发明的一个实施例的示意性描述。

具体实施方式

图8给出了本发明的一个实施例。图8给出了陆地基底的地震勘测装置，其中在地球的表面上设置两个震源12、13。震源12用于提供关于目标地质结构3的信息，并将其参考作为“成像源”。另一个震源13用于提供关于近地表的信息，并将其参考作为“静态源”。实际上，每个静态源12和成像源13可能由一个震源阵列组成，但在图8中仅给出了一个单独的成像源12和一个单独的静态源13。

每个静态源13和成像源12都连接至控制装置17。控制装置能够期望的激励成像源12和/或静态源13，例如通过发送电激励信号给震源以进行预期的激励。

基于控制装置的激励，由成像源12发射的地震能量的振幅足以照射地球内部深处的地质结构。这样，当激励成像源12发射地震能量向下进入基底，并通过作为地震能量的部分反射物的位于基底内部一个或多个地质结构3对其进行反射。反射的地震能量入射至位于地球表面的接收器阵列4。可以看出，成像源的操作基本上是常规的。

静态源13用于提供关于近地表5的信息，通过静态源13的激励产生的直射波至测定关于近地表的信息。直射波至相应于沿着整个位于近地表5内部的路径从静态源13传输至接收器阵列4的地震能量，比如图1中的路径19。

由静态源产生的地震能量不需深深穿透进入基底6，但仅需要穿过近地表，该近地表典型的具有从几米到大约100米的厚度。因此静态源优选是小、但是高线性的地震源。一个合适的源是由Oyo制造的电磁剪切振荡器。

如上面给出的，成像源12将产生直射波，其经过近地表5传输至接收器阵列4。可是由来自于成像源12的直射波至产生的地震数据中的事件不适于测定近地表5的特性。如上面给出的，实际上成像源12由高能量震源阵列组成。由成像源12发射的能量将包括来自于各种源的噪声，并且如上面给出的，此外，在由阵列中的单独接收器发射的信号之间出现干扰效应。结果，就不可能精确测定由成像源12产生的直射波至的静态偏移。在图8的实施例中，其中使用两个震源，因此为了获得关于近地表的精确信息，必须区别来自于成像源12的直射波至和来自于静态源的直射波至。因此，优选对由至少成像源和静态源之一发射的地震能量以一些方式编码，从而对源进行可靠的测定，该源用于在接收器获得的地震数据中的具体事件。

在一个实施例中，对由成像源和静态源发射的地震能量进行频率编码。在该实施例中，成像源和静态源以不同方式发射地震能量，优选的是没有交迭的频率范围。

适于用作成像源12的典型地球震荡源不发射单一频率的地震能量。激励取代的振荡器以发射超过频率范围的地震能量，从而将激励振荡器的动作参考作为“扫描”。通过需要诸如期望的清晰度、目标的层结构的吸收特性、作用于目标结构的地震能量的入射角度的参数测定用于成像源的扫描。通常，这种扫描使用具有大约5到10Hz的底部限定的频率范围并具有大约60到100Hz的上部限定。本发明的实施例使用以和成像源不同的频带操作的静态源，以确保来自于静态源13的信号区别于来自于成像源12的信号。优选的，静态源的频带不与成像源的频带交迭。(原则上静态源在单独频率上名义地发射地震能量，但实际上静态源可能是以上面的方式的扫描源，因此发射超过确定的频率范围的地震能量)。在该实施例中，来自于静态源的直射波至可以容易的存在于获得的地震数据中，由于它将是静态源13的频带中的第一地震能量波至。通过利用静态源的源特征对获得的地震数据进行交叉相关或去卷积，通常可以识别来自于静态源的直射波至，尽管原则上可以使用任何合适的技术识别来自于静态源的直射波至。利用成像源的源特征对获得的地震数据进行交叉相关或去卷积将识别激励成像源引起的获得的地震数据中的事件。

可以认为将来自于静态源13的直射波至作为剪切波“第一波跳”。可以以相同的方式作为p波第一波跳对其进行处理，因此可将任何p波第一波跳处理技术或处理运算法则施加给来自于静态源13的直射波至。

成像源12的频率范围可能向下延伸至5或10Hz的较低的频率限定。由此优选的，如果静态源13具有的频带高于成像源12的频率范围。比如150Hz到200Hz的频带就适于静态源。

确保区别接收器阵列处的地震数据中其它事件和来自于静态源13的直射波至的替代方法是在静态源的开始扫描和成像源的开始扫描之间引入时间延迟。可将其认为时间编码。

比如，设置控制装置17以激励一个成像源或静态源，等待一个预定的时间，然后激励另一个源。一个通常的方法是将成像源12的开始扫描延迟一个预定的时间，比如在静态源13的开始扫描之后通过大约0.5到1.0秒的范围中的时间延迟。这将确保来自于静态源13的直射波至是记录在接收器4处的第一事件。并且由于成像源12的激励获得的事件将不是模糊的。再次，通过交叉相关或去卷积技术通常可以识别来自于静态源的直射波至。

需要扫描成像源12的时间典型的是在从3到10秒的范围中。因此可以认为两个扫描基本上是模拟的，由于0.5到1.0秒的时间延迟在成像源的扫描长度的5％到33％之间。(需要指出由于静态源仅需要发射充足的能量以穿透风化层，扫描静态源需要的时间适当的小于成像源的扫描时间。)

需要指出，静态源扫描和成像源之间的时间延迟大于上面提出的0.5到1.0秒的的范围。然而，选择明显大于需要用于提供来自于静态源13的直射波至的清楚识别的延迟的时间延迟将不提供显著更好的结果。增加延迟时间的仅有效果是延长了实施勘测需要的时间。因此优选的尽可能小的选择延迟时间，同时仍然允许了来自于静态源的精确识别。

原则上，由于时间延迟原则上足以区别来自于两个源的直射波至，静态源开始扫描和成像源之间的开始扫描之间的时间延迟可以是少数取样的时间延迟。可是实际上，在接收器4处获得的信号作为地球内部的衰减和扩散的结果，从而以这样一个短的时间延迟对来自于静态源13的直射波至的精确识别就不可能了。

在本发明的进一步的实施例中，静态源13不与成像源12毗邻，但是其位于静态源13的一个距离处。可将其作为定位编码。

用图8中的虚线和13’表示在该实施例中用于静态源的合适位置。在成像源12和静态源13’之间引入的偏斜阻止了来自于进入由静态源13’获得的数据的成像源的发动机噪声的串馈。此外，如果定位静态源，使静态源13’和接收器阵列之间的距离小于成像源12和接收器阵列之间的距离，然后源之间的空间偏斜具有在接收器阵列处来自于静态源的直射波的波至和来自于成像源12的直射波的波至之间引入时间延迟的效用。可以选择静态源和成像源之间的偏斜以在具有在接收器阵列处来自于静态源的直射波的波至和来自于成像源12的直射波的波至之间提供期望的时间延迟。

在径向方向上偏斜成像源和静态源，从而将两个源彼此分开，但其与接收器的距离大约相等，而且在具有在接收器阵列处来自于静态源的直射波的波至和来自于成像源12的直射波的波至之间将不引入时间延迟。可是偏斜阻止了来自于进入由静态源13’获得的数据的成像源的发动机噪声的串馈。因此在一些情况中将成像源和静态源之间径向偏斜的结合与频率编码扫描和/或扫描之间的时间延迟相结合是有用的。

使用中，控制装置17激励成像源12和静态源13以发射地震能量。可以同时激励源或者控制装置可以提供一个源的激励和另一个源的激励之间较小预定时间延迟。作为激励源的结果，在每个接收器4处记录地震数据。通常在每个接收器处获得的数据将包括由于通过成像源12发射的地震能量的事件和由于通过静态源13发射的地震能量的事件。接收器可以获得单独成分或多个成分地震数据，并以任何合适的方式存储获得的数据。

当以初始步骤分析测定数据通过接收器获得得数据中的事件是来自于静态源13的地震能量的直射波至。在阵列中的每个接收器处获得的数据中识别来自于静态源13的直射波至。一旦已经识别直射波至，就可能获得在接收器位置处的关于静态偏移的信息。概括的，从静态源13到每个接收器的路径长度是知道的，从而可以测定不同于阵列中接收器4的路径长度。可将在每个不解释为以不同的路径长度为基础的接收器处的直射波的到时中的任何不同归因于从一个接收器位置到另一个位置的静态偏移中的变化。可以以任何合适的方法获得关于静态偏移的信息。

如果接收器4是多重成分接收器，就可能获得关于用于p波和s波的静态偏移的信息。

一旦已经获得在每个接收器处关于静态偏移的信息，然后就可能获得在每个接收器位置处关于接收器扰动的信息。这可以使用任何合适的传统技术做到。

一旦已经测定在每个接收器处关于静态偏移的信息和在每个接收器位置处关于接收器扰动的信息，然后就可能修正由激励成像源12获得的数据以解决在每个接收器位置的静态偏移和接收器扰动。这允许以考虑静态偏移和接收器扰动的方式处理来自于成像源12的数据，从而可能获得关于基底6的地质结构的更精确的信息。可以以任何合适的方式实施这些数据处理步骤。

使用设置于地球表面之上或设置于地球表面处的一个或多个接收器，本发明这样使获得关于近地表的信息成为现实。本发明不需要掩埋于地球之内的接收器。

上面已经给出了对通过两个地震源发射的地震数据进行编码的三种方法，从而可以对来自于成像源12的数据和来自于静态源13，13′进行可靠的区别。在单独的勘测中可能结合两种或甚至三种这些方法。例如，可能使用具有的频带在成像源的频带之外的静态源，而且也可以在静态源的开始扫描和成像源的开始扫描之间引入时间延迟。进一步可能在静态源和成像源之间引入空间分离，并且这将进一步增大来自于静态源的直射波波至和来自于成像源的数据的第一波至之间的时差。可替换的，可能使用具有的频带在静态源的频带之外的成像源，在静态源和成像源之间引入空间分离，但是设置控制装置以同时激励成像源和静态源。

图5给出了当激励成像源时可以典型的在接收器处记录地震数据。图5的水平轴表示接收器和成像源之间的水平差别，而接收器的垂直轴表示自激励成像源之后的时间。可以看出，在接收器和成像源之间分离的大部分值处，第一记录的重要事件是直射波至，也就是通过近地表从成像源直接传播至接收器的能量。图5也给出了通过激励静态源作为插入物获得的事件，假设将其与成像源空间分离。

图6是本发明的地震勘测装置的局部示意平面图，其包括成像源和与成像源空间分离的静态源。图6表示出了其中出现了不连贯噪声的成像源12周围的接近区域14，而且也表示出了其中出现了地滚噪声的区域15。图6也表示出了其中可以获得静态源数据的静态源13周围的区域。优选的，彼此相对设置源，并相对于接收器，从而使接收器(未示出)位于其中可以获得静态数据的静态源周围的区域16中，但是其在其中引起了不规则噪声和地滚噪声的成像源的区域14和15的外部。静态源13优选的从成像源12偏斜，从而使其位于其中引起了不规则噪声、干涉和地滚噪声的成像源的区域14和15的外部。

图7是需要完成用于近地表的影响的成像数据的修正的波场的示意性描述。如上面指出的，近地表常常不延伸至地球的表面，而且有时一个狭窄的“紧接近地表”层叠置了近地表。那里存在了这样的层时，为了提供关于这个表面层的特性的信息，需要非常浅穿过进入地球的波模式。如上面指出的，通过使用的成像源产生空气波驱动的“表面波端数”，以测定紧接近地表中的传播速度。

如上面指出的，仅通过近地表(或风化层)传播具有浅的穿过、不穿透进入基底6的波模式。这样的波模式可以因此提供关于近地表的特性。合适的波模式包括来自于合适的成像源的直射波至，而且也包括通过成像源产生的表面波和地滚波。

最后，为了获得关于基底的地址特性的信息，(固化岩石)需要来自于合适的成像源的成像数据的一个完全设置。

在本发明的可替代的实施例中，使用仅仅一个地震源提供成像数据和静态数据。如上面给出的，来自于成像源的直射波至通常不适于提供关于近地表的信息。该实施例因此不试图使用通过成像源产生的直射波至，但是作为替代其使用至少直射波至、表面波和通过成像源产生的空气波之一以提供关于近地表的信息。在该实施例中，在由于至少识别的地滚波、表面波和空气波之一的缘故出现的接收器处获得地震数据中的事件。这些事件涉及已经仅仅通过近地表传播的地震能量，并且因此可以使用这些事件获得关于近地表的特性的信息。再次，这些事件提供了剪切波第一波跳，可作为p波第一波跳以相同的方式对其进行处理。

利用设置于地球的表面之上或地球的表面处的接收器再次实施该实施例，并且它不需要埋藏于地球内部的接收器。

以高质量的低穿过源优选实施本发明的实施例。这避免了工程噪声和通常的大振荡器源的非线性。此外，小振荡器比通常的振荡器将产生相当少的地滚波和表面波，并且也产生较少的空气波。这些波的低振幅意味着波将会更加线性，并且因此更适于测定关于近地表的特性的信息。

Claims (28)

1、一种地震勘测方法，包括：

激励第一地震源阵列向下部地质结构产生波组；

激励第二地震源阵列产生在近地表层内传播的波组，其中第一地震源阵列和第二地震源阵列大约在相同的时间被激励；以及

通过接收器阵列记录响应于第一地震源阵列产生的波组的关于下部地质结构的成像数据和响应于在近地表层内传播的波组的静态数据。

2、如权利要求1所述的方法，其中第二地震源阵列不同于第一地震源阵列。

3、如权利要求1所述的方法，还包括编码由第一地震源阵列和第二地震源阵列发射的波组。

4、如权利要求1所述的方法，其中第一地震源阵列在第一频带中产生波组，第二地震源阵列在异于第一频带的第二频带中产生波组。

5、如权利要求4所述的方法，其中第一频带不与第二频带交迭。

6、如权利要求1所述的方法，其中在第一地震源阵列的激励之前以预定时间激励第二地震源阵列。

7、如权利要求1所述的方法，其中在第一地震源阵列的激励之后以预定时间激励第二地震源阵列。

8、如权利要求6所述的方法，其中预定时间是至少0.5秒。

9、如权利要求6所述的方法，其中预定时间是小于1.0秒。

10、如权利要求1所述的方法，其中第一地震源阵列和第二地震源阵列与接收器阵列分离大约相同的距离。

11、如权利要求1所述的方法，其中从第一地震源阵列到接收器阵列的距离大于从第二地震源阵列到接收器阵列的距离。

12、如权利要求1所述的方法，其中在近地表层内传播的波组是表面波。

13、如权利要求1所述的方法，其中在近地表层内传播的波组是空气波。

14、如权利要求1所述的方法，并包括根据关于近地表的信息和/或关于从静态数据获得的接收器的扰动的信息，处理成像数据以获得关于下部地质结构的信息的进一步步骤。

15、一种地震勘测装置，包括：

第一地震源阵列，被配置为提供关于下部地质结构的成像数据；

第二地震源阵列，被配置为产生基本上在近地表层内传播的波组；

控制部件，基本上同时地激励第一和第二地震源阵列；以及

接收器阵列，用于记录来自第一地震源阵列和第二地震源阵列的地震数据。

16、如权利要求15所述的地震勘测装置，其中第一地震源阵列产生的波组的频带不与第二地震源阵列产生的波组的频带交迭。

17、如权利要求15所述的地震勘测装置，其中控制部件被配置为在激励第一和第二地震源阵列中的一个之后以预定时间激励第一和第二地震源阵列中的另一个。

18、如权利要求15所述的地震勘测装置，其中控制部件被配置为在激励第一地震源阵列之前以预定时间激励第二地震源阵列。

19、如权利要求18所述的地震勘测装置，其中预定时间是小于1.0秒。

20、如权利要求15所述的地震勘测装置，其中第一地震源阵列和第二地震源阵列与接收器阵列分离基本上相同的距离。

21、如权利要求15所述的地震勘测装置，其中从接收器阵列的视点，第二地震源阵列沿径向与第一地震源阵列分离。

22、如权利要求15所述的地震勘测装置，其中接收器阵列和第二地震源阵列之间的距离小于接收器阵列和第一地震源阵列之间的距离。

23、如权利要求15所述的地震勘测装置，其中第二地震源阵列包括电磁剪切振荡器。

24、如权利要求15所述的地震勘测装置，还包括用于处理响应于对第二地震源阵列的激励所获取的地震数据以获得关于近地表层的信息的部件。

25、如权利要求15所述的地震勘测装置，其中第二地震源阵列被配置为提供关于近地表层的静态数据。

26、如权利要求15所述的地震勘测装置，其中第一地震源阵列和第二地震源阵列与接收器阵列分离基本上相同的距离。

27、一种地震勘测装置，包括：

第一地震源阵列，被配置为提供关于下部地质结构的成像数据；

第二地震源阵列，被配置为产生基本上在近地表层内传播的波组；

控制部件，基本上同时地激励第一和第二地震源阵列；以及

接收器阵列，用于记录来自第一地震源阵列和第二地震源阵列的地震数据，其中选择第二地震源阵列与第一地震源阵列分离的距离，以提供在接收器阵列处来自第二地震源阵列的直接波的到达和在接收器阵列处来自第一地震源阵列的直接波的到达之间的时间延迟。

28、如权利要求27所述的地震勘测装置，其中第二地震源阵列的频率范围约从150Hz～200Hz。

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