CN101627322B - 可控震源采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种执行可控震源地震勘探的方法，所述方法包括以下步骤：对于满足T₁＜T₀+S+L的扫描周期S和监听时间L，获得通过分别在时间T₀和T₁时激发震动源所产生的信号，其中使用第一方法和第二方法衰减信号内的谐波噪音，第一方法估计扫描T₁的谐波与扫描T₀的基波重叠的时频间隔内的谐波，第二方法用于估计不具有重叠的时频间隔内的谐波。

Description

可控震源采集方法

技术领域

本发明涉及一种基于滑动扫描方法提高可控震源采集的方法。 

背景技术

可控震源采集基于一个或多个可控震源地震震源的激发。可控震源地震震源是被设计成将变频信号发射到地下的可控震源。信号通常被称为“扫描”，且以低频开始的信号是升频扫描，而以高频开始的信号是降频扫描。 

在地震采集中，单个可控震源或可控震源组按顺序被激发。前一组扫描的开始与后一组扫描的开始之间的时滞是临界参数。越靠近开始时间，越可以有效地使用现场中的可控震源设备。然而，在由第二组产生的信号混到与第一组扫描有关的记录中之前，对两个开始时间相距多近有限制。 

在近年来的可控震源采集的变形中，不同可控震源或可控震源组被操作，使得所述可控震源相应的扫描在时间上重叠，即，一个可控震源组在没有等待前一个组的扫描结束时开始扫描。这些“滑动扫描”的主要益处在于可以以两倍或甚至三倍的采集速度实现生产方面的显著利益。可以在更高炮点密度的情况下记录测量，从而产生更高的覆盖次数和/或炮点更密集的空间采样。 

滑动扫描采集的主要折衷办法是减少由谐波失真产生的污染。记录包括几个扫描的一个长的连续记录具有明显的意义。传统地，做相关过程将升频扫描的谐波转换为记录中的负延迟时间。然后，通过截去有问题的扫描的开始时间t＝0时的扫描记录来消除所述谐波。然而，对于滑动扫描记录来说，谐波不可以再通过截去来消除，而是污染前面的扫描记录。 

已经对谐波的分析、估算和衰减或从通过滑动扫描采集获得的信号消去谐波做了以下大量研究，并且具有以下专利申请，其中： 

-1970年的Geophysics，35，234-246(1970)中Seriff.A.J.和Kim，W.H.的 The effects of harmonic distortion in the use of vibratory surface sources；

-66th Annual International Meeting，SEG，Expanded Abstracts，64-67(1996)中Rozemond，H.J.的Slip-sweep acquisition； 

-SEG Expanded Abstracts 18，609-613(1999)中Ras，P.等人的Harmonic distortion in slip sweep records；以及 

-专利和专利申请US4,159,463、US6,418,079、US6,603,707、US6,665,619、US7,050,356和WO 2004/031806。 

考虑到公知的方法，本发明提出一种尤其是在考虑进一步减小滑动扫描采集中的连续扫描之间的时滞的情况下提高现有谐波估算和衰减过程的方法。 

发明内容

本发明说明了在一种使用以下步骤执行地球物理勘探的新方法，所述方法包括以下步骤：对于满足T₁＜T₀+S+L的扫描周期S和监听时间L，获得通过分别在时间T₀和T₁时激发震动源所产生的信号，其中使用第一方法和第二方法衰减信号内的谐波噪音，所述第一方法估计扫描T₁的谐波与扫描T₀的基波重叠的时频间隔内的谐波，所述第二方法用于估计不具有重叠的时频间隔内的谐波。 

使用条件T₁＜T₀+S+L所指导的测量是滑动扫描测量。 

估计谐波的第一方法优选地包括使用表示震动源地面力的测量值或由所获得的不具有重叠谐波的信号得出的信号。这些没有污染的信号可以例如从稍微延迟的滑动扫描获得，所述稍微延迟的滑动扫描在有规律的开始时间下将保持没有谐波的重叠间隔。 

第二方法优选地使用由检波器记录的信号估计谐波。第二方法优选地是从记录的测量信号得出谐波的估计值的方法。当这些信号由分布在测量区上的检波器记录时，所述这些信号还可以被称为测量数据体。 

在本发明的另一个优选的实施例中，使用两个不同的方法得出的估计值被校正或匹配，以对全扫描频率范围优选地得到一个单个估计值。然后，从所获得的信号减去谐波估计值以增加信号组中的基波。 

校正优选地包括通过利用使用第二方法得出的一个或多个权重对在 重叠的时频间隔内使用第一方法得出的权重进行校正来校正或匹配使用第二方法估计的谐波。 

重叠频率例如可以通过首先建立最小开始时间T₁来确定，所述最小开始时间由对于T₀＜T＜T₀+S估计等同于或等价于以下公式的条件获得： 

$f_i(t-T_0)+\underset{T_0}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{SR}(\mathrm{\τ}-T_0)\mathrm{d\τ}>n(f_i(t-T_1)+\underset{T_1}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{SR}(\mathrm{\τ}-T_1)\mathrm{d\τ}),$

其中f_i(t)是对扫描周期S期间的所有时间T限定频率的函数，SR是时间导数f_i(t)/dt，0＜t＜S，T₀是前一个扫描的开始时间，n是将被估计的所述后一个扫描的所述谐波的阶次。扫描的频时函数f_i(t)的知识能够通过估计在最小开始时间T₁处的f_i(T_i)来确定重叠频率。 

本发明的又一方面是一种衰减滑动扫描可控震源信号的谐波污染的方法，所述方法包括以下步骤：使用地面力信号或没有污染的信号和可控震源信号为可控震源扫描的频率范围中的至少一部分确定频率相关权重；和使用频率相关权重估计谐波。 

频率范围中的一部分优选地是重叠范围，在所述重叠范围内，后一个扫描的谐波与前一个扫描的基波重叠。 

在优选的实施例中，在重叠范围内的频率相关权重的初始估计值由地面力信号或无污染的信号得出，并且通过在重叠范围外的频率处的频率相关权重校正所述初始估计值。 

本发明的范围包括在衰减谐波之后得出的数据和从这种纯数据得出的地球的任何表征。 

在以下示例和附图中详细说明本发明的这些以及进一步的方面。 

附图说明

以下参照附图仅以示例的方式说明本发明，其中： 

图1显示可控震源勘探的示例； 

图2A-2C显示后一个扫描的谐波如何使前一个扫描或前面的扫描(图2C)的信号失真； 

图3包括在相同数据体上分别显示公知方法的性能与本发明的方法的示例的性能的两组图片； 

图4包括具有根据图3的不同图的两组图片；以及 

图5显示根据本发明的示例的流程图列表步骤。 

具体实施方式

图1的系统以简化的方式显示例如可以在本发明的实施例使用的可控震源采集系统的元件。在图示的系统中，地震可控震源10包括震动元件或反应物料11、基板12和信号测量设备13(例如，多个加速度检波器，所述多个加速度检波器的信号被合并以测量由地震可控震源施加到地球的实际地面力信号)。图1中所示的地震可控震源10构造在卡车17上，所述卡车为系统提供机动性。如图所示，反应物料11与基板12连接，以将来自震动元件11的震动传递给基板12。基板12被定位成与地面16接触，使得可控震源10的震动被通信到地面16中。 

由反应物料11产生并且通过基板12发射到地球中的地震信号可以在地下阻抗Im1与地下阻抗Im2之间的界面进行反射。这种反射的信号分别由诸如地震检波器D1、D2、D3、和D4的检波器阵列检测。由卡车17上的震动元件11产生的信号还通过数据存储器15被传递给数据存储器14，用于与从地震检波器D1、D2、D3、和D4接收的原始地震数据合并，以提供原始地震数据的处理。在操作中，还被称为控制扫描的控制信号使震动元件11将可变压力施加在基板12上。 

在可控震源数据的处理中，使记录的信号与表示震源或原始输入到地球中的信号做相关。通常在记录的信号与控制扫描之间做这种相关。 

共有专利US7,050,356公开了一种获得滑动扫描数据的方法，所述方法包括以下步骤：在时间T₀时激发第一组可控震源中的所述可控震源或每一个可控震源；随后，在满足以下条件的时间T₁时激发第二可控震源组中的所述可控震源或每一个可控震源： 

$\left[1A\right],T_1-T_0\≥\frac{(n-1)S{f}_{\max }}{n(f_{\max }-f_{\min })},$

其中，n是不能为负的最高可控震源谐波的阶次(order)，S是扫描长度，f_min和f_max是扫描最小频率和最大频率。方程1A用数学的方式表达了在前面的扫描(一个或多个)的基波响应首先到达的情况下，第n个A扫描的 谐波响应的时频域的不重叠条件。虽然一般情况下把扫描相应的开始时间定为T₁和T₀，但是实际上，所述开始时间也可以是记录上有能量的波始(onset)，或者甚至是第一个强能量波至的波始的时间。方程1A应用于线性扫描。 

对于任意导频信号的一般情况来说，其中对于在扫描周期S期间的时间t(即，0＜t＜S)通过所述导频信号的瞬时频率f_i和所述导频信号的瞬时频时导数(扫描速率)SR＝df_i(t)/dt，0＜t＜S来限定所述任意导频信号，对于升频扫描测量来说，避免在前一个扫描的基波响应与后一个扫描的第n次谐波之间的时频中的重叠的最小滑动时间可以通过对于T₀＜t＜T₀+S确定满足以下关系的最小T₁(即，T_1min)得出： 

${\left[1B\right],f}_i\left(0\right)+\underset{T_0}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{SR}(\mathrm{\τ}-T_0)\mathrm{d\τ}>n(f_i\left(0\right)+\underset{T_1}{\overset{t}{\∫}}\mathrm{SR}(\mathrm{\τ}-T_1)\mathrm{d\τ})$

如果f_i(t)已知，则可以解析地或数值地求解方程1B。小于T_1min的T₁值在时频域中产生重叠。 

对于给定开始时间T₁，以上方程可以用于确定重叠时间T_OL或几个重叠时间。在重叠时间处，扫描的谐波响应与至少一个前一个扫描(例如，具有开始时间T₀的扫描)的可控震源基波信号重叠。方程1A和1B通过简单地使用有问题的扫描的适当的相应开始时间而适用于早先的扫描。 

重叠时间T_OL和基波扫描的瞬时频率的知识给出由n标记的重叠频率f_OL或当前谐波。为了说明信号的失真，图2显示了使前一个扫描的信号失真的后一个扫描的谐波信号的几种情况。 

在图2中，显示了在时频域中的可控震源扫描的图。为了简单，扫描被假定为是线性的，然而，本发明包括线性扫描和非线性扫描。每一个扫描都由如图2中所示的作为无用数据区的监听时间。在与控制扫描做相关之前显示扫描、所述扫描的谐波和监听时间。 

在图2A-2C中，与扫描长度S相比，前一个扫描的开始时间T₀与后一个激发的可控震源或可控震源组的开始时间T₁之间的周期变得越来越短，从而使在后一个扫描的谐波与早先扫描的基波之间的重叠增加。测量频率范围由在f_min和f_max处的虚线限定。 

在用于滑动扫描采集的普遍工业作法的图2A的示例中，满足条件1A， 并且在后一个扫描221的(二次)谐波222与前一个扫描的基波211之间没有重叠。然而，在扫描211的监听时间L期间获得的信号与谐波222之间之间具有重叠。可以使用例如以上引用的专利US7,050,356中所述的方法衰减或除去由这种重叠引起的续至波的失真。为了完整起见，显示基波211的二次谐波212。 

图2B和图2C的示例显示与本发明有关的采集。这些采集通常由与扫描时间有关的扫描的连续开始时间之间非常短的延迟来表征。在这些示例中，方程1A或1B的条件不再有效，并且开始时间T₁小于由这些方程确定的最小开始时间T_min。因此，当更加有效地使用可控震源时，基波与谐波之间增加的重叠使效率增加。所述重叠不再限于在前一个扫描的监听时间随后的部分内，而是延伸到谐波与基波之间的全交界频率中。因此，可控震源同时产生相同的频率，从而难以使用公知的方法分离谐波和基波。 

在图2B中，在前一个扫描的基波211与一次谐波222之间具有重叠。在重叠时间T_OL和重叠频率f_OL处，谐波穿过基波扫描的初至。f_OL与f_max之间的频率间隔称为重叠范围或重叠间隔。 

在图2C中，不仅在T₁处开始的扫描的一次谐波222与在T₀处开始的前一个扫描的基波211之间具有重叠，而且在T₁时开始的扫描的三次谐波223与在T₀时的前一个扫描之前的时间T_-1时开始的扫描的基波201之间具有重叠。为了清楚起见，仅显示了在T₁时开始的扫描的谐波。 

在与控制扫描的做相关之后，图2的示意性图改变。当可控震源信号的基波扫描被转换成短周期零相位子波时，鉴于谐波表现出自身作为负相关延迟时间处的反向扫描，图2的示意性图改变。例如，在上述引用的P.Ras等人的文章和以下图3和图4中可以得到这种情况的说明。 

方程1A和1B对后一个扫描的开始时间T₁基本上定义了避免信号与后一个扫描的谐波信号重叠的条件。如果滑动扫描时间被减小为不与在方程1A或1B中设定的最小条件匹配，则可能发生这种重叠。因此，本发明说明在非常短的滑动时间时(例如，当不满足由方程1B设定的条件(如比方程1A更普遍的条件)时)如何获得和处理的滑动扫描数据。 

以下说明示例来确定用于可以应用于全重叠频率区的谐波的估计值，所述完全重叠频率区包括比重叠频率f_OL大的频率。首先，说明对重叠频率 以下的频率估计谐波的贡献的方法。可以唯一地使用如从图1中所示的遥控检波器D1、D2、D3和D4获得的信号记录道D得出此估计值。出于本发明的目的，遥控检波器是适于获得地震采集信号的那些检波器，所述地震采集信号包括传播通过地球的更深层的信号。 

根据褶积模型，频域中的无关可控震源数据的一个记录道D可以由基波扫描和谐波的总和表示如下： 

$\left[2\right],D=R(w_1{H}_1+\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{H}_i),$

其中R是地球反射率，H_i是谐波相位谱，n是不能为负的最大谐波的阶次，以及w_i是有效确定振幅的未知频率相关谐波权重，基波和谐波通过所述振幅分别对所获得的信号D有贡献。在滑动扫描采集的情况下，信号或记录道D是地球对扫描的基波和谐波的响应。D的长度通常等于加上监听时间的扫描。H_i的振幅在相应的谐波的频率范围内被定义为一而在别处被定义为零： 

     |H_i|＝1，i f_min＜f＜f_max

  |H_i|＝0，f＜i f_min，f＞f_max， 

其中f_min和f_max是最小扫描频率和最大扫描频率，而i是谐波的阶次。方程[3]的条件应用于标准可控震源采集，在所述标准可控震源采集中，测量的带宽通常限于基波扫描的最大频率。然而，本发明的方法可以应用于f_max被设定为任意其它值(例如，如果谐波包括在测量中，所述f_max则被设定为较高值)的情况。 

方程[2]可以被重新写为： 

$\left[4\right],D=R{w}_1{H}_1(1+\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{w_i{H}_i}{w_1{H}_1}).$

与可以例如与控制扫描近似的基波(在方程中被处理为阶次为1的谐波)的相关性可以被表示为： 

$\left[5\right],D{H}_1^{*}=R{w}_1{H}_1{H}_1^{*}(1+\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{w_i{H}_i}{w_1{H}_1}).$

因为在做完相关之后，升频扫描中的大多数谐波的能量都在负相关时滞DH₁ ^*的负相关延迟处的相关性之后，因此正时间基本上包括术语Rw₁H₁H₁ ^* 即，地球对与控制扫描做相关的一次谐波的响应。因此，由于谐波，已做相关数据的要素可以如下估计为直到第n次谐波： 

其中 

表示频域的褶积。 

因此，方程[6]的右侧说明用于估计谐波噪音的方法。所述方程[6]显示出数据的必须被衰减的一部分与纯相位(pure-phase)基波(一次谐波)做相关。正时间被开方(如果这种运算在频域中进行，则通过Heavside函数的傅里叶变换进行褶积)，并且所述结果在频域中乘以滤波器，所述滤波器的传递函数为： 

$\left[7\right],\mathrm{HPO}=\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{w_i{H}_i}{w_1{H}_1}.$

滤波器称为谐波预测算子HPO。HPO合并谐波相位谱H_i和相应的谐波相位谱的权重，所述谐波相位谱H_i可以从如下所示的基波扫描的相位谱得出。对于升频扫描测量来说，HPO的脉冲响应是反因果的，HPO脉冲响应与为DH₁ ^*的正时间在时域中的褶积产生所估计的已做相关的谐波。 

具有减去所估计的谐波的数据还可以通过重新定义方程4如下确定： 

$\left[4A\right],R{w}_1{H}_1=\frac{D}{1+\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{w_i{H}_i}{w_1{H}_1}}=\frac{D}{1+\mathrm{HPO}}$

如果初至是存在于数据中的最强信号，由于地球对H_i的响应，没有做过相关的记录道与一般的谐波H_i做相关之后大部分能量都集中在仅限于初至时间的范围，那么未知的谐波权重比w_i/w₁可以通过考虑如上因素确定。因此，例如使用Tukey时窗(例如，在边缘处具有余弦镶边的矩形时窗)的初至附近的时窗允许排除其它谐波的干扰。 

表示在具有T的初至范围中心的Tukey时窗并且使用方程[2]，以下近似值具有： 

$\left[8\right],T\⊗{\mathrm{DH}}_i^{*}\≅R_{\mathrm{sh}}{w}_i{H}_i{H}_i^{*},$

其中，R_sh是浅地球的脉冲响应。从方程[8]可以如下得到谐波权重比： 

$\left[9\right],\frac{w_i}{w_1}=\frac{T\⊗{\mathrm{DH}}_i^{*}{\left|H_1\right|}^2}{T\⊗{\mathrm{DH}}_1^{*}{\left|H_i\right|}^2}.$

谐波权重在频率范围内通常仅限定在基波与第i次谐波之间。这是在i*f_min与f_max之间的频率范围。当与第i次谐波H_i和作为D_i ^w的时窗做相关时，定义谐波权重比为ρ_i和数据D，方程[9]可以被重新定义为： 

$\left[10\right],{\mathrm{\ρ}}_i=\frac{D_i^w}{D_1^w}$

且H_i在如上定义的同频范围内具有的值为1。 

为了按照方程[7]完全确定HPO，需要震源谐波相位谱。这些谐波频谱可以使用希尔伯特变换由基波相位谱得出，或者如果可得到，可以从诸如地面力的可控震源测量得出。 

例如，如果Hb₁表示认为为H₁的近似值的控制扫描的希尔伯特变换： 

    Hb₁＝R₁-jX₁. 

则，可以使用反正切函数对展开的相位开方： 

$\left[12\right],\∠{\mathrm{Hb}}_1=a\tan \left(\frac{X_1}{R_1}\right).$

R表示信号的实部，在这种情况下，所述实部信号是控制扫描，而X是虚部，在这种情况下，所述虚部是控制扫描的90度相移变型。i^th谐波的相位是i^th基波的相位；因此，具有与基波相同的振幅包络的i^th谐波希尔伯特变换如下： 

$\left[13\right],{\mathrm{Hb}}_i=\left|{\mathrm{Hb}}_1\right|e^{i\∠{\mathrm{Hb}}_1},$

或者在实域中： 

    h_i＝|Hb₁|cos(i∠Hb₁)， 

方程[14]是为H_i的反傅里叶变换。 

HPO可以对每一个记录道进行估计，然而，在低信噪比(S/N)的条件下，优选的是使用几个记录道估计HPO。假设HPO或ρ_i保持震源相容，即，对于同一个炮道集HPO保持震源恒定，方程[10]对于每一个谐波权重比ρ_i变为线性方程的过确定系统(over-determined system)。 

$\left[15\right],{\mathrm{\ρ}}_i=\frac{D_{\mathrm{ik}}^w}{D_{1k}^w},k=1..n\left(r\right)$

其中，n(r)是所考虑的记录道的数量。此系统的最小二次方求解为： 

$\left[16\right],{\widehat{\mathrm{\ρ}}}_i=\frac{1}{n\left(r\right)}\underset{k=1..n\left(r\right)}{\mathrm{\Σ}}\frac{D_{\mathrm{ik}}^w}{D_{1k}^w}.$

则，平均HPO可以被估计为： 

$\left[17\right],{<\mathrm{HPO}>}_{n\left(r\right)}=\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{\widehat{\mathrm{\&rho;}}}_i{H}_i}{H_1}.$

<HPO>_n(r)可以被设计并按顺序地应用于每一个谐波：在已经应用算子以除去二次谐波之后，数据(现在没有二次谐波的贡献)可以用于估计三次谐波权重w₃，并且新算子被设计和应用等。 

用于估计ρ_i并因此估计HPO和谐波对获得的信号的影响的上述方法可以应用于表示传输到地层内的扫描信号的任何信号。因此，还可以使用例如地面力测量GF估计ρ_i，所述地面力测量GF通常在可控震源位置处局部进行。地面力通常被确定为反应物料和基板加速度的质量权重总和。可以使用相应地安装的加速度检波器测量反应物料和基板的加速度。使用上述方法通过将信号D替换为信号GF可以由从测量的地面力信号GF估计一组ρ_i ^GF值。 

重要的是要注意在T₁的值小于T_1min的情况下，使用地面力估算ρ_i ^GF不受负面影响。然而，地面力测量不能整体表示确定信号D的远场子波。因此，为了使用唯一基于所述值的估计谐波，发现ρ_i ^GF不正确。 

因此，本发明提出使用谐波的估计值，所述谐波的估计值部分地由测量的信号D得出，并且部分地由基波扫描的另一个表征(representative)得出，所述基波扫描的另一个表征可以是另一组获得的数据或地面力或没有被与谐波产生的重叠失真的基波扫描的任何其它表征。估计值的一部分是时间频率区域，在所述估计值中，基于估计值的测量的采集数据被这种其它组数据代替，在所述时间频率区中，在扫描的谐波响应与前一个扫描的基波响应之间具有重叠。 

对于GF测量可选地，重叠频率区内没有重叠的信号还可以例如通过使 用滑动扫描数据从其它测量得出，所述滑动扫描数据通过在地面上的具有类似特性的相同地震可控震源获得有较大的滑动时间。例如，如果扫描之间的开始时间由于同步问题超过名义滑动时间，则产生没有被谐波干扰影响的一些数据。因此，原则上，出于本发明的目的，可以使用重叠频率范围内的任意组纯信号替换ρ_i ^GF。 

通过执行基于不同组信号的估计或对频时域中的不同区域进行测量，还发现的是产生更加精确的估计值，谐波的部分估计值需要被校正或换算。 

以下说明执行这种校正并因此确定与非重叠区中的谐波权重比相匹配的时频重叠区中的权重比。 

通过使用以下校正方程可以重新定义一组线性方程以结合使用地面力测量和地震检波器数据测量确定在重叠频率处的ρ_i ^GF。 

$\left[18\right],\mathrm{\&rho;}\left(f_1\right)={\mathrm{\&rho;}}^{\mathrm{GF}}\left(f_1\right)\frac{\mathrm{\&rho;}\left(f_2\right)}{{\mathrm{\&rho;}}^{\mathrm{GF}}\left(f_2\right)},$

其中，f₁是在时频域中产生重叠时的频率，即，大于或等于用于升频扫描的f_OL的频率，而f₂是取自由采集信号D获得的ρ_i没有被重叠污染的范围内的频率，以及上标^GF表示如由地面力测量GF获得的谐波权重比。 

以下线性校正方程的过确定系统允许使用选自靠近f1的非重叠区的l频率(l是由数据的品质主要确定的数，但是本身是任意的)的范围确定ρ_i： 

    Dρ^GF(f)ρ(f₁)＝Dρ^GF(f₁)ρ(f)， 

其中，D_1，1是1×1的对角矩阵，所述对角矩阵的元素取决于与的重叠频率的距离|f-f_OL|，且f在重叠范围外。选择元素使得对于在重叠范围内的f₁来说，所述元素权重与f_OL相邻但是在具有归一化到1的区域的高斯分布的重叠区外的频率范围内ρ(f)。如果f₁在重叠范围外，则D_1，1可以是在除了频率f₁之外的所有位置处具有零的对角矩阵，在所述频率f₁处，权重被选择为一或者被选择为中心在f₁周围的分布。作为对于在重叠范围内的f₁的简单示例，对于邻近f_OL-2的频率f_OL和f_OL-2以及在其它频率处的零开说，D_1，1例如可以具有的值为0.5和0.5。产生的线性方程系统是： 

      0.5ρ^GF(f_OL-1)ρ(f₁)＝0.5ρ^GF(f₁)ρ(f_OL-1)，且 

[19A] 0.5ρ^GF(f_OL-2)ρ(f₁)＝0.5ρ^GF(f₁)ρ(f_OL-2). 

在其它示例中，非零值的D_1，1分布在更多的频率上，从而产生高斯曲线的平滑近似值和并且在ρ(f₁)的计算中产生更多的ρ(f)值。 

然后，通过结合地使用地震采集和地面力测量得到的f₁与在时频域内没有干涉的频率处得到的谐波权重比合并，计算根据方程[18]或[19]计算ρ(f₁)并将所述ρ(f₁)应用于f_OL与f_max之间的区域内。然而，代替选择f_max作为上限，根据方程[18]或[19]的ρ(f₁)可以应用到谐波停止与前一个基波和所述前一个基波的监听时间干涉的频率。此频率通常小于(在升频扫描中)最大测量频率f_max。 

更新的谐波权重比用于得出如方程[7]中定义的HPO。新HPO可以应用于滑动扫描数据以除去具有除由方程1B确定的滑动时间之外的甚至非常小的滑动时间的采集中的谐波噪音。 

图3显示使用现有技术方法与基于本发明的方法的谐波噪声衰减的比较。顶部图显示已做相关的信号和谐波干扰。中间图显示使用现有技术方法的谐波衰减。底部图显示使用根据本发明示例的谐波的衰减。 

在图4中，估计的谐波噪音差被突出显示，从而计算原始数据与使用公知方法(顶部图)和基于如图3中所示的(底部图)方法的衰减数据之间的不同的图表。时间频率表征允许检验在第二扫描的谐波噪音与第一扫描的基波响应干涉的那些频率处的人为因素。在应用所述提出的方法之后，人为因素消失。 

在图5的图表中显示了根据本发明的示例的步骤。在步骤51中，来自滑动扫描可控震源测量的信号直接从现场测量获得或者从数据存储设备获得。 

在重叠频率以上，使用地面力信号或在重叠频率以上在重叠间隔内的扫描信号的其它无污染的表征得出谐波噪音估计值(步骤52)。 

在步骤53中，使用其它谐波噪音估计值校正谐波噪音估计值，所述其它谐波噪音估计值通过在重叠间隔外使用所获得的信号得出。 

然后，对于包括重叠间隔的滑动扫描频率范围，可以将通过在重叠间隔外使用所获得信号得出的校正谐波噪音估计值和谐波噪音估计值合并到谐波噪音估计值(步骤54)，在步骤55中，从所获得信号减去所述谐波噪音估计值，以产生一组信号，在所述一组信号中，谐波噪音被衰减。 

以上示例的说明仅仅是出于说明性的目的。一旦为本领域的技术人员提供如上所述的本发明的知识，本发明的其它变形和实施例可以认为在本领域的技术人员的理解范围内是适当的。 

Claims (5)

1.一种执行地球物理勘探的方法，包括以下步骤：

对于满足T₁＜T₀+S+L的扫描周期S和监听时间L，获得通过分别在时间T₀和T₁时激发震动源所产生的信号，

其中使用第一方法和第二方法衰减所述信号内的谐波噪音，所述第一方法估计扫描T₁的谐波与扫描T₀的基波重叠的时频间隔内的谐波，所述第二方法用于估计不具有重叠的时频间隔内的谐波，以及其中：

所述第一方法包括使用表示所述震动源的地面力的测量值或由所获得的不具有重叠谐波的信号得出的信号以估计所述扫描T₁的谐波与扫描T₀的基波重叠的时频间隔内的谐波；

所述第二方法使用获得的所述通过分别在时间T₀和T₁时激发震动源所产生的信号以估计所述不具有重叠的时频间隔内的谐波；以及

使用所述第一方法的时频间隔由最小开始时间T₁限定，所述最小开始时间由对于T₀＜T＜T₀+S估计等同于或等价于以下公式的条件获得：

$f_i(t-T_0)+\underset{T_0}{\overset{t}{\&Integral;}}\mathrm{SR}(\mathrm{\&tau;}-T_0)\mathrm{d\&tau;}>n(f_i(t-T_1)+\underset{T_1}{\overset{t}{\&Integral;}}\mathrm{SR}(\mathrm{\&tau;}-T_1)\mathrm{d\&tau;}),$

其中f_i(t)是对扫描周期S期间的所有时间T限定频率的函数，SR是时间导数f_i(t)/dt，0＜t＜S，T₀是前一个扫描的开始时间，n是将被估计的后一个扫描的谐波的阶次。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一方法包括使用表示所述震动源的所述地面力测量值以估计所述扫描T₁的谐波与扫描T₀的基波重叠的时频间隔内的谐波。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述第一方法估计的所述扫描T₁的谐波与扫描T₀的基波重叠的时频间隔内的谐波被校正，以与使用所述第二方法估计的所述不具有重叠的时频间隔内的谐波相匹配。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过利用由所述第二方法得出的一个或多个权重对在重叠的所述时频间隔内使用所述第一方法得出的权重进行校正，来校正使用所述第一方法估计的所述扫描T₁的谐波与扫描T₀的基波重叠的时频间隔内的谐波，以与使用所述第二方法估计的所述不具有重叠的时频间隔内的谐波相匹配。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述第一方法估计的所述扫描T₁的谐波与扫描T₀的基波重叠的时频间隔内的谐波被校正到使用所述第二方法估计的所述不具有重叠的时频间隔内的谐波，以估计能够适用于重叠的所述时频间隔和在重叠的所述时频间隔外的其余频率范围的谐波。

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