CN102341728B - 地震获取系统和技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装置，该装置包括适用于获取与基于陆地表面的地震勘测有关的测量结果的地震传感器单元的阵列。每个地震传感器单元包括粒子运动传感器和旋转传感器。

Description

地震获取系统和技术

技术领域

本发明总体上涉及地震获取系统和技术。

背景技术

地震勘探涉及为寻找碳氢化合物储藏而勘测地下的地质构造。勘测典型地涉及在预定的位置布置地震源和地震传感器。所述地震源产生地震波，该地震波传播到地质构造中，沿其路线产生压力变化和振动。地质构造的弹性属性的变化使地震波散开，改变了它们的传播方向和其他属性。由所述地震源发射出的部分能量到达地震传感器。响应于检测到的地震事件，传感器产生电信号，以产生地震数据。然后，对地震数据的分析可以指示存在或者不存在可能的碳氢化合物储藏位置。

发明内容

在本发明的一种实施方式中公开了一种装置，该装置包括适用于获取与基于陆地表面的地震勘测有关的测量结果的地震传感器单元的阵列。每个地震传感器单元包括粒子运动传感器和旋转传感器(rotation sensor)。

在本发明的另一种实施方式中公开了一种技术，该技术包括接收来自地震传感器阵列的粒子运动数据和旋转速度数据。该技术包括处理所述数据以确定地下图像。

从以下附图、描述和权利要求，本发明的优点和其他特征将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的震动源(vibroseis)获取系统的示意图。

图2是根据本发明的实施方式的包括地震检波器和两个旋转传感器的地震传感器单元的示图。

图3和6示出了现有技术的地震传感器阵列。

图4、5、7、8和9是根据本发明的实施方式的地震阵列的图示。

图10是根据本发明的实施方式的数据处理系统的示意图。

图11示出了根据本发明的实施方式的描绘所测量和计算出的垂直速度梯度的现场试验。

图12是描绘根据本发明的实施方式的衰减地滚波(groundroll)的技术的流程图

图13是根据本发明的实施方式的地震传感器单元的立体图。

具体实施方式

基于陆地表面的地震勘测(在此称为“陆地地震勘测”)通常出于形成用于碳氢化合物的勘探、生产和监视的地下图像的目的而执行。在这种勘测中，主动地震源发射能量，该能量被地下反射体反射。所反射的能量被感测以产生原始地震数据，该原始地震数据被进一步处理以形成地下图像。主动地震源可以是脉冲型源(例如，爆炸)或振动源。

作为更具体的示例，图1示出了根据本发明的实施方式的震动源获取系统8。该系统可以包括一个地震振动器(seismic vibrator)10(如图1所示)或多个地震振动器；位于地面的地震传感器单元D₁、D₂、D₃和D₄的阵列；以及数据获取系统14。作为与震动源勘测有关的操作的一部分，地震振动器10至少生成一种震动源地震扫描(vibroseis seismic sweep)。更具体而言，图1示出了由振动器10在勘测期间为了将震动源扫描(vibroseis sweep)注入大地内而生成的地下扫描信号15。在地下阻抗(subsurface impedance)Im₁和Im₂之间的界面18在点I₁、I₂、I₃和I₄处分别反射信号15，以产生反射信号19，该反射信号19被地震传感器单元D₁、D₂、D₃和D₄检测。数据获取系统14收集由地震传感器单元D₁、D₂、D₃和D₄获取到的原始地震数据；并且原始地震数据被处理以产生关于地下反射体以及地下地质构造的物理性质的信息。

为了生成信号15，地震振动器10可以包含响应于扫描导引信号(在图1中示为“DF(t)”)而驱动振动元件11的致动器(例如，液压或电磁致动器)。更具体而言，DF(t)信号可以是其振幅和频率在扫描的生成期间改变的正弦波。因为振动元件11与接触大地表面16的底板12耦合，因而来自元件11的能量与大地耦合以产生信号15。其中，地震振动器10还可以包括信号测量装置13，该信号测量装置13包括传感器(例如，加速度计)，其用于测量信号15(即，测量地震振动器10的输出地面力(ground force))。如图1所示，地震振动器10可以安装在卡车17上，这是一种提高了振动器的移动性的布局。

应当指出，与地震振动器10不同，根据本发明的其他实施方式，可以将地震振动器另选地构造成位于钻孔内。而且，可以将地震传感器单元另选地布置于钻孔之内，以记录由钻孔布置型振动器所注入的能量产生的测量结果。虽然在此描述了地面定位型地震源和地震传感器单元的具体示例，但是应当理解，根据本发明的其他实施方式，地震传感器单元和/或地震源可以位于井下。还应当指出，虽然地震振动器在图1中作为地震源示出，但是根据本发明的其他实施方式，可以使用其它类型的地震源(例如，脉冲型地震源)。

通常，地震传感器单元可以包含记录弹性波场的平移部分的粒子运动传感器，例如，地震检波器。所述波场以缓慢传播的地滚波为主，该地滚波遮蔽了在来自地下的碳氢化合物储藏的垂直传播的反射附近的较弱者。要衰减所感测到的地震波，可以将倾角或速度过滤器施加于由粒子运动传感器所获取的数据。为了避免空间混叠，该技术在传统上在源接收器方向上对于每个最慢的波长需要至少两个地震检波器。在横测线方向上的附加的地震检波器在传统上还被用来衰减所散射的地震能量。对于轻度混淆的数据，地震检波器可以按每个波长大约1.5个传感器的方式间隔开。

作为选择，传统的地震传感器单元可以感测沿着三个正交轴的粒子运动，这使得极化过滤(代替倾角或速度过滤)得以应用。极化过滤通常依靠在地滚波的瑞利波(Rayleigh wave)部分的水平分量和垂直分量之间的90度相移。极化过滤的优点是粒子运动传感器站可以间隔得更远，由于空间采样所需的最小值此刻取决于较快的地震反射(这是因为传播较慢的地滚波被局部衰减了)。但是，极化过滤与使用间隔较密的粒子运动传感器的速度过滤的技术相比通常产生较差的结果。

参考图2，根据在此所描述的本发明的实施方式，速度或倾角过滤可以应用于由地震传感器单元200(一个地震传感器单元200示出于图2中)的阵列获取的数据，以衰减可归因于地滚波的噪声。但是，地震传感器单元200可以比传统的地震传感器单元间隔开得更远，同时还避免了空间混叠。根据本发明的实施方式，每个地震传感器单元200都包括用来测量沿着垂直方向(z)(参见轴208)的粒子运动的粒子运动传感器，例如地震检波器202；以及至少一个被构造用于测量关于水平轴的旋转速度的传感器。对于图2所示的特定示例，地震传感器单元200包括定向为感测或测量沿着垂直方向或z轴的粒子速度的地震检波器202；定向为测量关于纵测线轴或x轴的旋转的横测线速率的旋转传感器204；以及定向为测量关于横测线轴或y轴的旋转的纵测线速率的旋转传感器206。根据本发明的某些实施方式，传感器202、204和206可以布置于同一封装201内。

应当指出，图2只是根据本发明的地震传感器单元的许多可能的实施方式之一。例如，在本发明的其他实施方式，对于二维(2D)空间阵列，地震传感器单元可以包括粒子运动传感器和单个旋转传感器。作为另一种变化，地震传感器单元的传感器一般可以共同设置，但是布置在分离的封装内。例如，根据本发明的某些实施方式，粒子运动传感器202可以与旋转传感器204和206物理分离，并且通过有线或无线连接与传感器连接。因而，许多变化被构想出并且在所附权利要求书的范围之内。

作为非限制性的示例，对于地面和浅层的应用，旋转传感器204、206可以是由密苏里州的圣路易斯市(St.Louis，Missouri)的Eentec公司制造的Eentec R-1三轴旋转传感器。作为另一个示例，旋转传感器204、206可以由Sagnac干涉仪和陀螺仪形成。在本发明的其他实施方式中构想出其他变化。

应当指出，图2仅示出了地震传感器单元200的传感器202、204和206，并且为了阐明存在于单元200中的传感器的类型已将其简化。但是，地震传感器单元200可以包括其他零件，例如放大器以及用于获取地震数据的其他电子电路。例如，地震传感器200可以包括缩放由传感器202、204和206获取的数据以便补偿个体传感器响应的电路。该缩放可以是频率相关的，用于补偿振幅和相位灵敏度方面的差异。应当指出，该缩放可以另选地在记录单元中执行或者可以稍后在数据处理期间执行。

由于在地震传感器单元200中包含至少一个旋转传感器，因而与传统的地震传感器单元所使用的间距相比，地震传感器单元可以间隔开得更远。更具体而言，旋转传感器204和206生成指示关于它们各自轴的水平旋转速度的信号。在进行地面测量时测得的水平旋转速度与倾斜率成比例。该倾斜率，对于小值而言，与地面的垂直速度的空间导数成比例。因此，在地面的水平旋转速度的测量结果与垂直速度的空间导数成比例，这允许将多通道采样理论应用于所测量的地震波场在不同于地震传感单元的位置的点的空间插值。

一般而言，按照多沟道采样理论，当函数及其导数按至少一个波长的间距来采样时，可以对函数及其导数进行精确的插值。所记录的速度V(t)及其空间导数以t＝2kπ/Ω均匀地采样，并且可以如下所描述的那样重新构造：

$V\left(t\right)=\underset{k=-\∞}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}V\left(\frac{2\mathrm{k\π}}{\mathrm{\Ω}}\right)+(t-\frac{2\mathrm{k\π}}{\mathrm{\Ω}})\frac{\∂V}{\∂x}\left(\frac{2\mathrm{k\π}}{\mathrm{\Ω}}\right){\left[\sin c\frac{1}{2}(\frac{\mathrm{\Ωt}}{\mathrm{\π}}-2k)\right]}^2(t\∈R,k\∈Z)$ 公式1

参照图3，传统的地震传感器一维(1D)空间阵列220具有地震检波器224，其中该地震检波器224按照地滚波的每个最慢的有效波长(significant wavelength)两个地震检波器224的间距(由图3中的间隔距离“d₁”表示)来间隔开。同样参照图4，根据本发明的某些实施方式，地震1D空间阵列240可以由地震传感器单元244形成，其中地震传感器单元244每个都包含粒子运动传感器以及至少一个旋转传感器。比较图3和图4，根据本发明的某些实施方式，地震传感器单元244可以具有间距(由图4中的间隔距离“d₂”表示)，该间距与阵列220的间距近似相同。但是，根据多通道采样理论，阵列240由于获得旋转速度数据而获取到质量更好的数据。为了获得与阵列200相同的数据质量，根据本发明的其他实施方式，可以另选地使用图5所示的1D空间阵列260。比较图3、4和5，阵列260的地震传感器单元244间隔开较大的间隔距离(在图5中示为“d₃”)，该间隔距离显著大于间隔距离d₁和d₂。特别地，根据本发明的实施方式，间隔距离d₃可以与最慢的有效感测速度的波长一样大。

因而，使用多通道采样理论，可以在两个地震传感器单元之间的任意点对所记录的垂直速度波场进行插值，直到地滚波部分的最慢的有效波长。对于2D阵列，可以实现在横测线方向上的类似降低，但是通常横测线采样已经比纵测线采样要稀疏了。结果，在3D时延地震中(其中时间是第三维度)所使用的2D阵列可以比传统阵列少用高达4倍的地震传感器单元，同时保持相同的数据质量。这潜在地导致了现场部署的显著减少。对于这种情形，通道数量没有按相同的比例调整，并且通道可以实现4/3的降低。

对于轻度混叠的数据，与其中获取到轻度混叠的数据的传统布置的每波长1.5的间距相比，地震传感器单元(每个包括至少一个粒子运动传感器和至少一个旋转传感器)可以间隔开大约每最短波长0.75。

公式1所表示的多通道插值理论适用于无穷多个规则间隔的地震传感器单元。在不显著损失精确度的情况下，传感器单元的数量可以限定到足够小的数量(64，作为非限制性的示例)。对于较少数量的地震传感器单元和/或不规则间隔的地震传感器单元的插值，可以应用诸如在Ozbek A.、Ozdemir A.K.和M Vassallo等人的Interpolation of Irregularly Sampled Data by Matching Pursuit(European Association of Geoscientists&Engineers，ExpandedAbstracts(2008))中所描述的技术那样的技术。对于两个空间维度中的插值，数据可以首先使用一维算法沿一个方向插值，并且接下来使用相同的一维算法沿另一个方向插值。

图6示出了地震单元310的传统的2D空间阵列，每个地震单元310仅包括地震检波器。一般而言，阵列300可以具有纵测线间隔距离(在图6中示为“d₁”)和横测线间隔距离(在图6中示为“d₂”)，使得地震检波器间隔开二分之一波长。阵列300与另选阵列320(参见图7)不同，其中该阵列320可以根据在此所描述的本发明的实施方式来构造。阵列320包括地震传感器单元324，每个地震传感器单元324包括粒子运动传感器和两个旋转传感器。阵列320具有纵测线间隔距离(在图7中示为“d₃”)和横测线间隔距离(在图7中示为“d₄”)，其中间隔距离d₃和d₄显著大于在图6的阵列300中所使用的间隔距离d₁和d₂。特别地，间隔距离d₃和d₄可以近似为所感测到的最慢有效波长中的一个波长。因而，与传统的阵列300相比，阵列320的传感器间距在两个水平方向上加倍。因此，阵列320具有少至传统阵列300的四分之一的地震传感器单元，这显著地减少了电缆的数量以及现场部署工作。

应当指出，根据本发明的其他实施方式，阵列的地震传感器单元可以不是均匀地按照矩形栅格的形式间隔开的。例如，图8示出了根据本发明的其他实施方式的地震传感器单元324的阵列350。如图所示，阵列350包括各自按照交错结构或六边形结构布置的纵测线路径330和横测线路径328。

由于在此处所描述的地震传感器单元之间的间距增加，地震传感器单元会特别地有利于在具有障碍物的区域中执行的勘测。对于传统的阵列，这些障碍物可能阻止为连续插值所需的每个波长间距两个传感器单元。但是，由于由在此所描述的地震传感器单元所允许的较大的间距，在不干扰所形成的勘测图像的情况下可以存在相对较大的障碍物。

更具体而言，参照图9，根据本发明的某些实施方式，阵列400可以包括只有地震检波器的地震传感器单元402(即，没有旋转传感器的单元)以及地震传感器单元404，该地震传感器404每个都包括地震检波器和至少一个旋转传感器。如图9所示，包括旋转传感器的地震传感器单元404位于障碍物420附近。由于地震传感器单元404较大的允许间距，障碍物420并没有破坏勘测的几何结构，并且因而，仍然可以实现连续的插值。如图9所示，不具有旋转传感器的地震传感器单元402通常位于远离障碍物420的区域。其他变化被构想出并且在所附权利要求书的范围之内。

参照图10，根据本发明的某些实施方式，由在此所描述的地震传感器单元所获取的地震数据可以由处理系统500处理。处理系统500可以完全或部分地位于阵列中或者位于阵列之外，这取决于本发明的特定实施方式。一般而言，处理系统500可以包括至少一个处理器504，例如，微控制器和/或微处理器。一般而言，处理器504可以通过一个或多个总线508耦接到存储各种程序512和数据集514的存储器510。当由处理器504执行时，程序512可以促使处理器504接收由地震传感器单元的旋转传感器和粒子运动传感器获取到的数据；应用多通道采样以根据所接收数据对在传感器单元位置之间的粒子运动测量结果进行插值；应用速度或倾角过滤；处理插值的/实际的粒子运动测量和旋转速度测量结果以确定地下图像等。初始的、中间的或最终的处理结果可以被存储为存储器510内的数据集514。

应当指出，图10仅示出了用于处理系统500的许多可能的体系结构之一的示例。因而，许多变化被构想出并且在所附权利要求书的范围之内。例如，根据本发明的其他实施方式，处理器系统500可以是分布式处理系统，并且因而可以包括连接在一起且可以位于不同位置的处理子系统。

对于图10所示的处理系统500，处理系统500可以包括驱动显示器520以显示处理器504的处理结果的显示驱动器516。作为示例，显示器520可以示出所获取到的地震测量结果的时间和/或频率谱，以及在多通道采样、倾角过滤、速度过滤等执行之后的测量结果的时间和/或频谱。另外，如图10所示，处理系统500可以包括接口，用于与其他计算机和/或处理系统通信，例如与网络526连接的网络接口卡(NIC)524。

相对较小规模的现场试验使用具有50赫兹(Hz)的扩展带宽的Eentec R1旋转传感器来执行。在地面部署了旋转传感器和两个周围的垂直分量的地震检波器。变偏移距射击线以2米(m)的源间距来获取。对于该试验，源是冲击地面上的金属板的立式锤。与波场的空间梯度成比例的旋转速度数据与通过对一对垂直分量的地震检波器差分所获得的速度波场的垂直分量的纵测线梯度进行比较。使地震检波器和旋转数据针对它们各自的仪器响应进行校正。

在图11中的图表450内示出了结果。参照图11，所测得的空间梯度458(经由旋转传感器)与所算出的纵测线梯度454的比较揭示了这两个数据集之间的密切的一致性(close agreement)，例如到达时间和波形形状的密切的一致性。

其他实施方式被构想出并且在所附权利要求书的范围之内。例如，根据本发明的其他实施方式，可以处理粒子运动数据和旋转数据以获得不同于在传感器单元位置处的波场插入值的关于波场的信息。例如，根据本发明的某些实施方式，可以为了衰减地滚波而使用旋转传感器数据。旋转传感器可以是在振幅和/或频率方面灵敏性较低的，或者一般地可以比插值应用中所使用的旋转传感器具有更高的噪声水平。对于这种应用，旋转传感器主要记录强烈的事件，并且数据以地滚波为主。转速数据可以与粒子运动数据结合用于衰减地滚波，这将在下面描述。

例如，根据本发明的某些实施方式，旋转速度数据首先与粒子运动数据结合，以在非传感器单元位置(例如，在每组传感器单元之间的中央位置)对粒子运动数据进行插值。传统上，与这种插值数据集按照一倍空间奈奎斯特波数来采样的应用相比，粒子运动数据按照两倍空间奈奎斯特波数的空间采样间隔来记录。所插值的数据集包含所测得的具有较弱反射的粒子运动数据以及没有该较弱反射的插值的粒子运动数据。然后可以应用地滚波衰减技术，例如，在Oz Yilmaz的Seismic Data Analysis：Processing，Inversion and Interpretation ofSeismic Data，Society of Exploration Geophysicists(2001)中所描述的频率-波数过滤技术(作为非限制性的示例)。

作为另一个非限制性的示例，可以使用在Anderson，B.，P.，VanBaaren，M.Daly，W.Grace，J.Quigley和D.Sweeney的Point-Receiver Seismic Data Offers New Approach to Managing Onshore，E&P Development Cycle，First Break，24，no.2，63-70(2006)中所描述的地滚波衰减技术。在过滤之后，只保留已过滤的所测得的粒子运动轨迹的子集，因为已过滤的插值轨迹含有较弱的反射并且因而被丢弃。因为该应用旨在去除地滚波噪声以及仅在一倍和两倍空间奈奎斯特波数之间的波数的其他噪声模式，所以可以使用具有有限的灵敏性和频带的旋转传感器。

根据本发明的其他实施方式，地滚波可以在不首先插值的情况下衰减。与地滚波有关的一个问题是，地滚波的低速度一般需要在纵测线方向上的以及通常还有在横测线方向上的密集间隔的粒子运动传感器。当波场没有被适当地空间采样时，混叠可能对许多数据处理算法提出挑战。一般而言，当小于两个的测量结果由所感兴趣的最短波长构成时，混叠发生。在下面将描述抗混叠的过滤器，该过滤器去除了波场的混叠部分，该混叠部分在许多情况下是相对较慢的地滚波。通过使用抗混叠的过滤器，可以增加传感器单元间距，从而有意地使地滚波混叠，然而所反射的信号不混叠。

垂直分量粒子运动数据(在此称为“V(x，y，t)”)是在位置(x，y)和时间t处测量的。由于在每个地震传感器单元处的一个或多个旋转传感器，垂直波场的纵测线梯度(在此称为“Gx(x，y，t)”)和/或横测线梯度(在此称为“Gy(x，y，t)”)同样可获得。在地面测得的波场可以如下描述：

V(x，y，t)＝A(x，y，t)exp(-ik_xx-ik_yy-iωt)    公式2

G_x(x，y，t)＝-ik_xA(x，y，t)exp(-ik_xx-ik_yy-iωt)    公式3

G_y(x，y，t)＝-ik_yA(x，y，t)exp(-ik_xx-ik_yy-iωt)    公式4

在频率-波数域中，具有大于空间波数k_n的波数的混叠能量回绕在未混叠频率/波数周围并且投影到未混叠频率/波数之上。在所计算出的频率-波数(f-k)谱中的振幅可以如下描述：

V(f，k_x，k_y)＝A_ua(f，k_x，k_y)+A_alx(f，k_x+k_n，k_y)+A_aly(f，k_x，k_y+k_n)    公式5

G_x(f，k_x，k_y)＝-ik_xA_uax(f，k_x，k_y)+i(k_x+k_n)A_alx(f，k_x+k_n，k_y)-ik_xA_aly(f，k_x，k_y+k_n)

公式6

G_y(f，k_x，k_y)＝-ik_xA_uay(f，k_x，k_y)+ik_yA_alx(f，k_x，k_y+k_n)-i<k>_y+k_n)A_aly(f，k_x，k_y+k_n)

公式7

其中“A_ua”表示未混叠波场的振幅；“A_alx”表示纵测线混叠波场的振幅；以及“A_aly”表示横测线混叠波场的振幅。

f-k谱的未混叠部分的振幅可以如下描述：

$A_{\mathrm{unx}}(f,k_x)=(\frac{k_x}{k_n}+1)V(f,k_x)-\frac{1}{{\mathrm{ik}}_n}{G}_x(f,k_x)$ 公式8

$A_{\mathrm{uny}}(f,k_x)=(\frac{\mathrm{ky}}{k_n}+1)V(f,k_x)-\frac{1}{{\mathrm{ik}}_n}{G}_y(f,k_y)$ 公式9

类似地，f-k谱的混叠部分的振幅可以如下描述：

$A_{\mathrm{alx}}(f,k_x)=\frac{k_x}{k_n}V(f,k_x)-\frac{1}{{\mathrm{ik}}_n}{G}_x(f,k_x),$ 公式10

$A_{\mathrm{aly}}(f,k_y)=\frac{k_y}{k_n}V(f,k_y)-\frac{1}{{\mathrm{ik}}_n}{G}_y(f,k_y)$ 公式11

因而，参照图12，根据本发明的一种实施方式，可以为了得出未混叠的垂直粒子运动波场而应用技术600。按照技术600，根据块604，与垂直粒子运动数据以及纵测线和/或横测线旋转数据对应的数据被接收。根据块608，该数据然后被转换到频率-k_x域。然后将抗混叠过滤器应用于x方向上(块612)以及应用于y方向上(块620)。在块612和620中的过滤之后，根据块616和624，所过滤的数据被转换回到空间-时间域之内。

根据本发明的另一种实施方式，还可以为了波长分离而使用旋转速度数据。更具体而言，旋转速度数据可以用来在自由表面(freesurface)分离压缩(P)波和剪切(S)波模式，如同在Robertsson，J.O.A.，和A.Curtis的Wavefield Separation Using Densely DeployedThree-Component Single-Sensor Groups in Land Surface-SeismicRecordings，1624-1633，Geophysics，Vol.67(2002)中所描述的。在自由表面的压缩P波场由波场的散度给出，如下所述：

$(\&dtri;\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{v})=\frac{2\mathrm{\&mu;}}{\mathrm{\&lambda;}+2\mathrm{\&mu;}}({\&PartialD;}_x{v}_x+{\&PartialD;}_y{v}_y)$ 公式12

其中“λ”和“μ”是Lame参数。该项可以通过压力传感器来测量，如同在2008年1月10日提交的，题目为“ACOUSTIC LANDSEISMIC SENSOR”(代理机构卷号no.57.0708)的英国专利申请序列号No.0800376.6所阐述的，该申请的全部内容通过引用包含于此。作为选择，该项可以通过粒子运动测量结果的空间差分来测量，如Robertsson，J.O.A.，和E.Muyzert的Wavefield Separation UsingA Volume Distribution of Three Component Recordings，Geoph.Res.Lett，26，2821-2824(1999)所描述的。波场分离的剪切S波部分包括三个分量，这三个分量描述了波场的旋度，如下所述：

${(\&dtri;\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{v})}_x=2{\&PartialD;}_y{v}_z$ 公式13

${(\&dtri;\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{v})}_y=2{\&PartialD;}_x{v}_z,$ 公式14

${(\&dtri;\&CenterDot;\stackrel{\&OverBar;}{v})}_z={\&PartialD;}_x{v}_y-{\&PartialD;}_y{v}_x$ 公式15

在公式13-15中的项可以直接通过位于自由表面的三分量旋转传感器来测量。作为选择，如在Geophysics 67的1624-1633(特别是，公式28-36)中所描述的技术可以用于使用所测得的旋转速度和三个分量速度的上下波场分离。

在本发明的其他实施方式中，在此所描述的技术和系统可以应用于衰减气波。一般而言，气波是由地震源产生的声学噪声，并且以大约330m/s的速度传播以及具有100Hz以上的频率。更具体而言，气波可以使用诸如以上所描述的用于使用抗混叠过滤器来衰减地滚波的技术那样的技术来衰减。在气波衰减和地滚波衰减之间的重要差别是，气波具有较短的波长并且因此在传统的勘测中通常被混叠。因此，具有结合的粒子运动和旋转速度传感器单元的地震勘测可能需要类似于传统勘测的单元间隔，而不是可以以其它方式用于地滚波衰减的较稀疏的间距。但是，每个最短波长仍然只有一个传感器单元可以使用，而不是两个，不过最短的波长现在是较高频率的气波而不是较低频率的地滚波。

根据本发明的某些实施方式，可以使用在图13中所示出的地震传感器单元700。地震传感器单元700包含地震检波器和至少一个旋转传感器。地震传感器单元700具有外壳，该外壳包括基板704，该基板704略微成拱形，从而稳定单元700，并且通常增强单元的传感器与所测量的波场和地滚波的地震耦合。在图13中还示出了电缆连接器712和716。单个销钉既可以穿过底板704延伸到地表之内，也可以不穿过底板704延伸到地表之内，这取决于本发明的特定实施方式。

在另一种变化中，三个销钉可以从地震传感器单元延伸到地表之内，从而稳定单元，并且通常增强单元的传感器与所测量的波场和地滚波的耦合。其他布局被构想出并且在所附权利要求书的范围之内。

应当指出，处理系统400可以用于处理所获取的粒子运动和旋转速度数据，以便执行以上所述的地滚波衰减、气波衰减、P和S波分离、上行和下行波场分离等。因而，处理器400可以存储对应的数据集和程序指令，以便为了确定地下图像而执行这些技术中的一种或多种技术的至少某些部分。

虽然本发明已经针对有限数量的实施方式进行了描述，但是得益于本公开内容的本领域技术人员应当认识到根据这些实施方式的众多的修改和变化。希望所附权利要求覆盖属于本发明的真正精神和范围之内的所有这样的修改和变化。

Claims (3)

1.一种地震获取方法，包括：

接收通过地震传感器单元的阵列获取的粒子运动数据和旋转速度数据，每个地震传感器单元包括粒子运动传感器和旋转传感器，其中所述旋转传感器被构造为提供代表关于传感器的轴的旋转速度的信号；

根据所接收的数据对在传感器单元位置之间的所述粒子运动数据进行插值；以及

处理由所述旋转速度数据代表的旋转速度和所插值的粒子运动数据以构造地下图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理包括分离压缩波场和剪切波场。

3.一种地震获取系统，包括：

接口，用于接收通过地震传感器单元的阵列获取的粒子运动数据和旋转速度数据，每个地震传感器单元包括粒子运动传感器和旋转传感器，其中所述旋转传感器被构造为提供代表关于传感器的轴的旋转速度的信号；和

处理器，用于：

根据所接收的数据对在传感器单元位置之间的所述粒子运动数据进行插值；以及

处理由所述旋转速度数据代表的旋转速度和所插值的粒子运动数据以构造地下图像。