CN102375155B - 使用在不同水深度的多个地震源来记录的地震数据的波场反虚反射 - Google Patents

使用在不同水深度的多个地震源来记录的地震数据的波场反虚反射 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用在不同水深度的多个地震源来记录的地震数据的波场反虚反射。通过关于信号记录的时间在第一时间激励第一源并且以一个或者多个附加地震源的自有特征时间激励所述一个或者多个附加地震源中的每个附加源来采集地震数据，这些源基本上共同定位并且在不同深度。确定如果关于记录的启动时间在所选时间激励第一源则将出现的第一波场并且针对水深度来时间调节第一波场。确定如果关于所述启动时间在所述所选时间激励一个或者多个附加源中的每个附加源则将出现的一个或者多个附加波场并且针对一个或者多个附加源的水深度来时间调节所述附加波场。组合第一波场与一个或者多个附加波场以确定与单个地震能量源的激励对应的反虚反射的源波场。

Description

使用在不同水深度的多个地震源来记录的地震数据的波场反 虚反射
相关申请的交叉引用
不适用。
关于联邦资助研究或者开发的声明
不适用。
技术领域
本发明一般涉及海洋地震数据采集和处理的领域。更具体地，本发明涉及用于减少水表面反射对由海洋地震能量源发射的能量的影响的方法。
背景技术
在地震勘探中，通过在地表附近向地球中赋予声学能量并且检测从在地下岩石形成物的不同层之间的边界反射的声学能量来采集地震数据。当有在相邻层到边界之间的声学阻抗差时反射声学能量。解译代表检测到的声学能量的信号以推断地下岩石形成物结构的结构和组成。
在海洋地震勘探中，地震能量源如气枪或者气枪阵列通常用来向水底部下面的形成物中赋予声学能量。通常在船只拖曳气枪或者阵列时在水中的所选深度处激励气枪或者阵列。相同或者不同船只在水中拖曳称为“拖缆”的一个或者多个地震传感器线缆。一般地，拖缆沿着拖缆被拖曳的方向在船只后面延伸。通常，拖缆包括沿着线缆在间隔开的已知位置处设置于线缆上的多个水听器。如本领域所知，水听器是生成与水压或者水压的时间梯度（dp/dt）对应的光学或者电信号的传感器。拖曳一个或者多个拖缆的船只通常包括用于制作响应于检测到的声学能量而由水听器生成的信号的关于时间编索引的记录的记录设备。如先前说明的那样，处理信号的记录以推断在执行地震勘测的位置下面的地球形成物的结构和组成。
海洋地震数据包括如下效应，该效应限制推断地下岩石形成物的结构和组成的准确度。出现称为源虚反射（ghosting）的这一效应，因为水与在水表上方的空气相比具有基本上不同的密度和压力波传播速率。源虚反射可以如下进行理解。当激励气枪或者气枪阵列时，声学能量一般从气枪或者阵列向外辐射。能量的一半向下行进，其中它穿过水底部且进入地下岩石形成物。声学能量的另一半从气枪或者阵列向上行进，并且这一能量的大多数从水表面反射，于是它向下行进。反射的声学能量将在时间上延迟并且也在相位上与直接向下传播的声学能量偏移了约180度。表面反射的向下行进的声学能量统称为“虚反射”信号。虚反射信号与直接向下传播的波场干涉从而在频带的一些部分中引起相长干涉而在频带的其它部分中引起相消干涉。相消干涉在频谱中引起频率上等间隔的陷波（notch）序列（包括在零频率（0Hz）处的陷波）。如本领域中公知的，在检测到的声学信号中的这些陷波的频率与气枪或者气枪阵列被设置所处的深度有关。源虚反射的效应通常称为“源虚反射”。
源发射的地震能量由于几何扩展、传输损耗和吸收而随传播距离被衰减。在本领域中公知与更低频能量相比以更大的速率吸收更高频能量。因此为了深穿透，希望最大化由源以更低频率发射的能量。由于源虚反射在记录的信号中引起0Hz处的陷波，所以虚反射正限制信号在低频端中的能量。可以通过在更大深度处拖曳这些源来提高低频中的能量数量。然而，这使频谱中的虚反射陷波出现于更低频率处并且因此限制为更浅目标的高分辨率成像所需要的频谱的高频部分。另外，在使用（一个或多个）气枪作为地震能量源时，（一个或多个）枪的基频随深度增加而增加。因此，在更深地拖曳（一个或多个）气枪时由于源虚反射所引起的在低频端中的能量增加被（一个或多个）气枪的基频增加所抵消。
一种增加在使用（一个或多个）气枪时源在带宽上发射的信号电平的已知方式是增加（一个或多个）气枪释放的总空气体积和/或增加操作压力。然而，针对每次射击可以释放的最大空气体积和最大气压受可用源设备和供气系统限制。改变最大体积和压力可能是很昂贵和耗时的。增加源强度也可能对海洋生物具有影响。因此，最大化对源发射的信号的使用可能有很大价值并且减少对增加源发射的能量水平的需要。通过从源提取向上（虚反射）和直接向下传播的波场，消除源虚反射的效应并且增强在所有虚反射陷波周围的信号（包括在0Hz处的陷波附近的更低频中的信号）。也可以使用（一个或多个）已知源深度来将这些分离的波场向海表面或者共同参考深度进行时间移位。然后通过向虚反射的信号施加180相移，可以将分离的波场一起相长求和。以这一方式利用源所发射的几乎所有能量。
在M. Egan等人的Full deghosting of OBC data with over/under source acquisition（2007 Annual Meeting, San Antonio, TX, Society of ExplorationGeophysicists）中描述了一种用于提取源虚反射的、本领域中已知的技术。在Egan等人的出版物中描述的技术包括在水中的第一深度处拖曳第一地震能量源并且在水中的第二深度处拖曳第二地震能量源。源是气枪或者其阵列。也在第一源后面的所选距离处拖曳第二源。激励第一源并且记录与第一源的激励对应的地震信号。在拖曳的船只已移动以使得第二源设置于与第一源在它激励时的基本上相同的大地（geodetic）位置之后，激励第二源并且再次记录地震信号。使用在Egan等人的出版物中更全面描述的技术来获得“反虚反射的（deghosted）”地震数据集。
在上面提及的Egan等人的出版物中描述的上/下（over/under）源技术的主要问题之一在于射击位置的数目与常规源激励技术相比为一半从而使褶皱覆盖（fold coverage）为一半。如果地震接收器在船只后面被拖曳并且因此随射击（from shot to shot）而移动，则这一技术的另一问题在于接收器在当激励处于不同深度的源时之间已移动相当大的距离。为了维持如在常规海洋地震采集中那样的射击位置数目和褶皱覆盖并且为了最小化当激励处于不同深度的源时的接收器位置差异，希望具有一种用于提取源虚反射的方法，其允许在每个射击记录的记录期间激励在不同深度处拖曳的源。
在本领域中也已知使用在不同深度处拖曳的两个或者更多拖缆以获得如下记录信号，该记录信号基本上无在拖缆邻近的水表面反射所引起的虚反射。例如参见Posthumus, B. [1993]的Deghosting of twin streamer configuration (GeophysicalProspecting, vol. 41, pp. 267-286)。Posthumus方法直接适应于使“上/下”源反虚反射（其中在相同地震记录内有时间延迟地激励处于不同深度的源）已证实并不准确。
因而，继续需要用于减少源虚反射对海洋地震数据的影响的改进技术。
发明内容
在一个实施例中，本发明是一种用于根据地震数据的信号记录来确定反虚反射的海洋地震能量源波场的方法，所述地震数据通过关于信号记录的索引时间在第一时间激励第一地震源而在一个或者多个附加地震源的自有特征时间激励一个或者多个附加地震源来采集，其中这些源基本上共同定位并且设置于水体中的不同深度。根据信号记录来确定如果关于信号记录的启动时间在所选时间激励第一源则将出现的第一波场。关于第一源在水中的深度来时间调节第一波场。根据信号记录来确定如果关于信号记录的所述启动时间在所述所选时间激励一个或者多个附加源中的每个则将出现的一个或者多个附加波场。关于一个或者多个附加源在水中的深度来时间调节一个或者多个附加波场。组合第一波场与一个或者多个附加波场以确定与单个地震源的激励对应的反虚反射的波场。
根据以下描述和所附权利要求，将清楚本发明的其它方面和优点。
附图说明
通过参考以下具体描述和附图，可以更容易理解本发明及其优点，在所述附图中：
图1在横截面中示出了采集地震数据以示出了地震能量源的示例布置；
图2示出了采集地震数据的平面图以示出了地震接收器拖缆的示例布置；
图3A、3B和3C分别示出了在不同时间和在不同深度操作的两个源的标记（signature）、通过现有技术（在Posthumus [1993]中描述的方法）的分解和通过根据本发明的方法的分解的示例；
图4A和4B分别示出了使用Posthumus方法和本发明的方法的图3中的反虚反射的波场的频谱；
图5A和5B分别示出了在使用Posthumus方法和本发明的方法时的反虚反射的波场中的频谱误差；
图6A和6B分别示出了根据本发明的方法的等式中的未滤波和精确的分母的频谱以及向这样的分母中的后两项应用的带通滤波器的频谱；
图7A和7B分别示出了Posthumus方法中使用的等式中的分母的频谱和本发明的方法中的分母的带通滤波版本的频谱；
图8A和8B分别示出了本发明的方法的等式中的分母的后两项在未带通滤波时和在应用带通滤波器时的频谱；并且
图9示出了说明用于确定反虚反射的海洋地震能量源波场的本发明的方法的实施例的流程图。
尽管本发明将关于它的优选实施例来描述，但是将理解本发明并不限于这些。相反，本发明旨在覆盖可以在如所附权利要求限定的本发明的范围内包括的所有替代、修改和等效物。
具体实施方式
图1在横截面图中示出了根据本发明的用于采集地震数据的示例布置。地震勘测船只10沿着水11体如湖泊或者海洋的表面11A移动。船只10通常包括一般在12示出的并且为了便利而称为“记录系统”的设备。记录系统12可以包括如下装置（未单独示出），这些装置用于选择性地激励地震能量源14、16（下面说明）、用于记录由传感器或者接收器20（下面说明）响应于（源14、16）向水11中并且由此向水底部13下面的岩石形成物19、21中赋予的地震能量而生成的信号、并且用于确定船只10、地震能量源14、16以及多个地震传感器或者接收器20中的每个传感器或者接收器在任何时间的大地位置。
仅出于说明简洁目的而示出了船只10拖曳两个地震能量源14、16。本发明旨在与两个或者更多地震源一起采用而不限于仅两个源。地震能量源14、16可以是包括但不限于气枪和水枪的任何类型的海洋能量源、或者这样的能量源的阵列。在图1中所示的示例中，在船只10后面的基本上相同距离且在水11中的不同深度拖曳源14、16。这样的源布置称为“上/下”。在其它示例中，源14、16可以由不同船只（未示出）拖曳或者可以在固定位置（只要如图1中所示的那样深度不同）。因此让勘测船只10拖曳源14、16并不是对本发明的范围的限制。
也示出了船只10拖曳如下地震拖缆18，在该地震拖缆上具有多个纵向间隔开的地震接收器20。然而本发明一般与地震能量源有关并且因此可以与任何类型的地震接收器布置一起使用。在不同实施例中，本发明可以与任何配置的拖曳地震拖缆、海洋底部线缆、部署于钻孔中的传感器等以及与包括但不限于压力传感器、压力时间梯度传感器、速率传感器、加速计等的任何类型的接收传感器或者其任何组合一起使用。
在图1中所示的采集系统的操作期间的所选时间，采集系统12激励地震能量源中的第一源，例如源14。所选时间可以关于接收器响应记录的开始或者与信号记录时间有关的任何其它时间参考来编索引，并且通常具有相对于记录开始的第一所选延迟。来自第一源14的能量如在22和24所示的那样从中向外行进。一些能量向下行进（22），其中它在声学阻抗边界（例如水底部13）和在不同岩石形成物19、21之间的边界15、17反射。出于说明简洁而在图1中仅示出了水底部反射。示为24的来自第一源14的能量的向上部分如图1中所示的那样从水表面11A反射。记录系统12被配置成在相对于地震数据记录开始的第二时间结束时或者备选地在激励第一源14之前或者之后的所选时间之后激励第二地震能量源（例如源16）。从第二源16向外行进的能量沿着与来自第一源14的能量类似的路径移动。在本发明中，选择上述时间延迟以使得来自两个源的能量在每个数据记录（称为射击记录）中由接收器20检测。预计在不同深度激励这些源的时间可以用随机、半随机或者系统的方式在射击记录之间变化。
图2在平面图中示出了图1的布置以说明拖曳多个横向间隔开的拖缆18。可以使用本领域中公知类型的拖曳设备23以使拖缆18维持在它们关于船只10的相对横向和纵向位置中。再次仅出于说明简洁目的而示出了船只10拖曳两个地震能量源14、16。本发明旨在与两个或者更多地震源一起采用而不限于仅两个源。在图2中也示出的是第一源14和第二源16可以横向错位（和/或在其它实施例中纵向错位）以在源14、16为气枪或者其阵列的情况下避免让来自第一源14的水11中的分散空气影响来自第二源16的向上行进的地震能量并且反之亦然。设想横向和/或纵向错位仅为数米，以使得源14、16提供与如果源14、16在相同竖直平面中并且在船只后面的相同纵向距离或者换而言之在实质上相同的大地位置则将出现的能量等效的能量。通过避免让分散空气在激励时的源上方，水表面（图1中的11A）对从每个源14、16发射的能量的影响将（针对水深度来调节）与其对另一个源14、16的影响基本上相同。
可以在船只10、源14、16和拖缆18移动通过水11时将上文说明的源激励和信号记录重复多次。如上文说明的那样，每个射击记录将针对每个接收器20包括与由第一源14和第二源16两者产生的地震能量对应的信号。
图1和图2说明了每个在不同深度操作的两个源。这仅是出于说明目的。该方法并不限于在不同深度操作的两个源而是可以包括在不同深度操作的任何多个源。
处理在执行地震勘测时获得的代表地球地下的地震数据以产生与正在勘测的区域中的地下地球形成物的地质结构和性质有关的信息。处理所处理的地震数据用于显示和分析这些地下形成物的潜在碳氢化合物含量。地震数据处理的目标在于从地震数据提取尽可能多的关于地下形成物的信息以便对地质地下充分成像。为了标识地球地下中的有可能发现石油聚集的位置，在收集、处理和解译地震数据上投入大笔资金。根据记录的地震数据来构造对感兴趣的地下地球层进行限定的反射体表面的过程提供地球在深度或者时间上的图像。
产生地球地下结构的图像以便使得解译器能够选择具有石油聚集的概率最大的位置。为了验证石油的存在，必须钻井。钻井以确定石油矿床（deposit）是否存在是一项极为昂贵和耗时的工作。出于该原因，继续需要改进地震数据的处理和显示以便产生无论解译是由计算机还是由人进行都将提高解译器的能力的地球地下结构图像以评估石油聚集存在于地球地下中的特定位置的概率。对采集的地震数据的处理和显示促进关于是否以及何处钻井的更准确决策并且由此减少钻出干孔的风险。
已说明了可以与本发明一起使用的采集技术，现在将说明用于波场分解的本发明的方法。仅出于说明简化，以下示例性实施例采用在两个深度的两个源。本发明涵盖使用任何数目的处于不同深度的源。
首先，在时域中，可以针对每个源限定虚反射运算符gn（对相应地震源的虚反射标记进行确定的函数）如下。对于第一地震源，
，
而对于第二地震源，
。
在前述表达式中，d 1 为第一源的操作深度；d 2 为第二源的操作深度；α为来自源的能量传播相对于竖直的发射角；v为水中的声速（约为1500m/s）；而δ为狄拉克（Dirac）增量运算符。
令w(t)代表如果t 1 =0秒（在启动记录时）、如果无源虚反射（ghost reflection）并且如果源标记为理想尖峰则将在所选接收器处从第一源记录的波场。由对在启动记录之后的实际时间t= t 1 激励的第一源和在时间t= t 2 激励的第二源的激励而产生的实际记录信号r(t)可以表达为：
（1）
其中n(t)代表噪声，s 1 (t)和s 2 (t)分别代表第一和第二源的无虚反射标记，而（*）代表时域卷积。
在等式（1）中将r(t)在时间上更早地移位t 1 秒并且因此在射击记录中关于记录启动（时间t=0）针对第一源的实际激励时间纠正r(t)提供用于第一时间纠正信号o 1 (t)的表达式：
（2a）
将等式（2a）变换到频域提供以下表达式：
（2b）
其中N 1 (ω)为n(t+t 1 )的变换并且
。
在等式（2b）和另外的表达式中，每个变量的大写代表它从时域到频域的变换。
在等式（1）中将r(t)在时间上更早地移位t 2 – {(d 2 – d 1 )cos(α)/v}秒并且因此针对第二源的激励时间纠正r(t)且补偿它比第一源更接近反射体导致用于第二时间纠正信号o 2 (t)的以下表达式：
（3a）
将等式（3a）变换到频域提供表达式：
（3b）
其中N 2 (ω)为下式的变换：
并且
。
如果产生记录的波场的两个副本（如这里所示，但是可以产生更多副本）并且将O 1 (ω)定义为针对第一源的激励时间而纠正的记录数据而将O 2 (ω)定义为针对第二源的激励时间而纠正的记录数据（上文说明）而且针对由于两个源中的每个源的不同操作深度引起的在到达时间之间的少量差异来纠正两个记录，则可以如上文说明的那样表达该结果：
（4a）
并且
（4b）
其中ΔT 2 为第二源的激励时间减去第一源的激励时间加上由源的不同操作深度所引起的时间差，而ΔT 1 类似地为第一源的激励时间减去第二源的激励时间加上由不同源操作深度所引起的时间差。实质上，等式（4a）代表时间纠正的第一源数据并且可以描述为来自第一源的波场加上来自第二源的波场（该波场具有如下时间延迟，该时间延迟依赖于在两个源之间的激励时间差和源深度差）加上噪声。等式（4b）以类似的方式代表时间纠正的第二源记录数据。
通过将等式（4a）和（4b）乘以用于相应源深度的虚反射函数的复共轭，结果为以下表达式：
（5a）
并且
（5b）
其中*代表相应虚反射运算符在频域中的复共轭。
将等式（5a）和（5b）相加提供以下表达式：
（6）
根据等式（6），可以导出用于计算源标记纠正的反虚反射的源波场的以下表达式：
（7）
其中：
由（在这里的背景技术一节中引用的）Posthumus提出的用于使用上/下接收器而不是在不同时间在相同地震记录内激励的上/下源来反虚反射的方法使用以下表达式以计算在拖缆处的反虚反射的波场：
（8）。
比较等式（7）与等式（8），清楚两个等式是非常类似的。两个等式之间的差异是在分母中，其中计算源标记纠正的反虚反射的源波场包括无虚反射的源标记和两个附加项。在两个附加项内，G 1 (ω)G 2 (ω) * 和G 2 (ω)G 1 (ω) * 等效于两个虚反射函数在时域中的互相关，而exp(-iωΔT 1 )和exp(-iωΔT 2 )是用于纠正激励时间和源操作深度之间的差异（如上文说明的ΔT 1 和ΔT 2 ）的时间延迟运算符。已确定使用如上文说明的额外项与将Posthumus方法直接用于为了在相同射击记录中记录而激励的上/下源相比可以基本上减少信号分解的误差。此外，除非在不同深度操作的两个（或者更多）源被具体设计成接近于相同，否则需要在表达式中包括源标记以如等式（7）中所描述的那样考虑到标记的差异。
由于这些互相关虚反射函数在时间上前移和后移，所以分母将在它的频谱中具有与在两个源之间的激励时间差有关的峰值和陷波。峰值和陷波可以潜在地引起频谱的部分中的噪声放大（尤其朝着高频端和低频端）。因此希望在计算反虚反射的波场时对这两个附加项进行抑制或者滤波。等式（7）和（8）除了在等式7的分母中的这两个附加项之外是类似的。抑制等式（7）中的两个附加项使得有可能近似于将等式（8）应用于上/下数据的结果，其中将两个源激发（fire）到激发时间不同的相同记录中。然而，即使需要对等式（7）中的两个附加项的某一带通滤波以避免朝着频谱的低端和高端放大噪声，引入的误差仍然很小，只要在两个虚反射函数的互相关具有有限能量的频谱部分中和/或在地震能量有限的频谱部分中完成该滤波。等式（7）的这样的滤波版本可以表达为：
（9）
其中：
并且F(ω)为带通滤波器。针对将在三个或者更多深度的三个或者更多源激发到时间延迟不同的相同记录中的情况，可以容易扩展等式（7）和（9）。
由于正常不可能将噪声与信号理想地分离，所以等式（7）或者（9）的右手侧的仅第一部分将正常用于计算源标记纠正的反虚反射的波场。
注意，上文说明的本发明的实施例包括确定第一和一个或者多个附加源的虚反射运算符的互相关函数。一般地，本发明的方法可以延伸至任何数目的源（每个源在不同水深度操作）。另外，考虑到个别源的标记。
图3A在曲线40中示出了在不同时间和在不同深度操作的两个源的标记的示例，其中两个源的无虚反射标记是相同的并且因此不加以考虑。图3B中的曲线42示出了通过使用根据Posthumus技术的分解来计算的反虚反射的源标记。源标记中的误差在比反虚反射的信号更早和更晚的时间在曲线42中清晰可见。时间差与处于不同深度的源的激励时间差和由于源深度差所引起的到达时间差有关。在图3C中的曲线44处示出了根据本发明的方法的分解。使用根据本发明的方法，可见在反虚反射的源标记中的很小误差。
图4A和4B分别示出了使用Posthumus方法和本发明的方法的在图3中示出的反虚反射的波场的频谱。
图5A和5B分别示出了在使用Posthumus方法和本发明的方法时的反虚反射的波场中的频谱误差。
图6A和6B分别示出了根据本发明的方法的等式（例如等式（7））中的未滤波和精确的分母的频谱以及如上文说明的那样向这样的分母中的后两项应用的带通滤波器的频谱。
图7A和7B分别示出了Posthumus方法中使用的等式中的分母的频谱和本发明的方法中的分母的带通滤波版本的频谱。
图8A和8B分别示出了本发明的方法的等式中的分母的后两项在无带通滤波时和在应用带通滤波器时的频谱。
图9示出了说明用于确定反虚反射的海洋地震能量源波场的本发明的方法的实施例的流程图。
在块90，通过关于信号记录的索引时间在第一时间激励第一地震源而在一个或者多个附加地震源的自有特征时间激励一个或者多个附加地震源从信号记录采集地震数据，这些源基本上共同定位并且设置于水体中的不同深度。
在块91，根据块90中的信号记录来确定如果关于信号记录的启动时间在所选时间激励第一源则将出现的第一波场，该第一波场关于第一源在水中的深度而被时间调节。在本发明的一个实施例中，所选时间可以是启动时间。
在块92，根据块90中的信号记录来确定如果关于信号记录的所述启动时间在所述所选时间激励一个或者多个附加源中的每个附加源则将出现的一个或者多个附加波场，该一个或者多个附加波场关于一个或者多个附加源在水中的深度而被时间调节。
在块93，组合来自块91的第一波场与来自块92的一个或者多个附加波场以确定与单个地震源的激励对应的反虚反射的波场。
根据本发明的方法可以在海洋地震数据中提供提高的信号幅度而无需增加所使用的地震能量源的尺寸。本发明提供一种在使用在不同深度操作的且为了记录到相同射击记录中而激励的两个或者更多源时将记录的地震信号分解成使用仅一个源而将记录的地震信号的技术。
海洋地震能量源的波场对静水压力基本上敏感，该静水压力又是源深度的函数。此外，可能希望将不同源配置用于不同操作深度。因此可能需要如等式（7）和（9）中所示的那样应用针对源标记响应的纠正。注意，如果排除虚反射的个别源响应被具体设计成接近于相同，则这样的纠正将是不必要的。有各种用于设计、测量或者计算地震源的波场的具有不同准确度水平的已知技术。可以直接测量波场或者波场中的所选位置（例如远场测量）或者可以基于源的物理模型来计算波场。也有源监视的各种方法，这些方法使用设置于地震源阵列上的各种传感器来确定源阵列随射击的波场。这些包括在Ziolkowski, A.、Parkes,G.、Hatton, L.和Haugland, T., [1982]的 The signature of an airgun array: Computation from near-field measurements including interactions （Geophysics,vol. 47, p. 1413-1421）中描述的所谓Notional source method以及例如颁发给Parkes并且与本发明共同拥有的第7,218,572号美国专利Method of Seismic Source Monitoring Using Modeled Source Signatures with Calibration Function。
尽管已关于有限数目的实施例描述了本发明，但是受益于本公开内容的本领域的技术人员将理解可以设计并不脱离如这里公开的本发明的范围的其它实施例。因而本发明的范围应当仅受所附权利要求限制。

Claims (20)

1.一种用于根据地震数据的信号记录来确定反虚反射的海洋地震能量源波场的方法，所述地震数据通过关于所述信号记录的索引时间在第一时间激励第一地震源而在一个或者多个附加地震源的自有特征时间激励所述一个或者多个附加地震源来采集，所述源共同定位并且设置于水体中的不同深度，所述方法包括：
根据所述信号记录来确定如果关于所述信号记录的启动时间在所选时间激励所述第一源则将出现的第一波场，所述第一波场关于所述第一源在水中的深度而被时间调节；
根据所述信号记录来确定如果关于所述信号记录的所述启动时间在所述所选时间激励所述一个或者多个附加源中的每个附加源则将出现的一个或者多个附加波场，所述一个或者多个附加波场关于所述一个或者多个附加源在水中的深度而被时间调节；并且
组合所述第一波场与所述一个或者多个附加波场以确定与单个地震源的激励对应的反虚反射的波场。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一源和所述一个或者多个附加源每个均包括至少一个气枪。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括纠正在不同深度处拖曳的所述源的标记。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括确定所述第一源和所述一个或者多个附加源的虚反射运算符的互相关函数。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括对所述互相关函数进行带通滤波。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一源和所述一个或者多个附加源设置于不同竖直平面中以在确定所述一个或者多个附加波场时避免空气的影响。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括设计在不同深度处拖曳的源以使得它们具有相同的无虚反射标记。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述所选时间为所述启动时间。
9.根据权利要求3所述的方法，其中所述组合所述第一波场与所述一个或者多个附加波场以确定反虚反射的波场包括应用以下等式：
其中：
并且其中W(ω)为所述反虚反射的波场；S 1 (ω)和S 2 (ω)分别为用于第一和第二源的无虚反射标记；G 1 (ω)和G 2 (ω)分别为用于第一和第二地震源的虚反射运算符；N 1 (ω)和N 2 (ω)分别为用于第一和第二地震源的噪声项；O1(ω)为针对第一源的激励时间而纠正的记录数据，O2(ω)为针对第二源的激励时间而纠正的记录数据，
并且
；
其中t 1 和t 2 分别为第一和第二地震源的激励时间；d 1 和d 2 分别为第一和第二地震源的操作深度；α为来自源的能量传播相对于竖直的发射角；而v为水中的声速。
10.根据权利要求5所述的方法，其中所述组合所述第一波场与所述一个或者多个附加波场以使用带通滤波来确定反虚反射的波场包括应用以下等式：
其中：
并且其中W(ω)为所述反虚反射的波场；S 1 (ω)和S 2 (ω)分别为用于第一和第二源的无虚反射标记；G 1 (ω)和G 2 (ω)分别为用于第一和第二地震源的虚反射运算符；N 1 (ω)和N 2 (ω)分别为用于第一和第二地震源的噪声项；F(ω)为带通滤波器；O1(ω)为针对第一源的激励时间而纠正的记录数据，O2(ω)为针对第二源的激励时间而纠正的记录数据，
并且
；
其中t 1 和t 2 分别为第一和第二地震源的激励时间；d 1 和d 2 分别为第一和第二地震源的操作深度；α为来自源的能量传播相对于竖直的发射角；而v为水中的声速。
11.一种用于确定水体中的源反虚反射的海洋地震能量波场的方法，包括：
关于记录地震信号的启动在第一所选时间在水中的第一深度激励第一地震能量源；
激励与所述第一源共同定位的一个或者多个附加地震能量源，每个附加源在水中具有它们的自有特征深度并且每个附加源关于记录地震信号的启动具有它们的自有特征时间，所述激励时间被选择成使得来自所述附加源的能量存在于地震信号记录中；
记录由激励所述第一源和所述一个或者多个附加源而产生的地震信号；
根据所述信号记录来确定如果关于记录地震信号的启动时间在所选时间激励所述第一源则将出现的第一波场，所述第一波场关于所述第一源在水中的深度而被时间调节；
根据所述信号记录来确定如果关于记录地震信号的启动时间在所述所选时间激励所述一个或者多个附加源中的每个附加源则将出现的一个或者多个附加波场，并且每个附加波场关于其关联源在水中的深度而被时间调节；并且
组合所述第一波场与所述一个或者多个附加波场以确定与单个地震源的激励对应的反虚反射的波场。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一源和所述一个或者多个附加源每个均包括至少一个气枪。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一源和所述一个或者多个附加源设置于不同竖直平面中以在确定所述一个或者多个附加波场时避免空气的影响。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括纠正在不同深度处拖曳的所述源的标记。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括确定所述第一源和所述一个或者多个附加源的虚反射运算符的互相关函数。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括对所述互相关函数进行带通滤波。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括设计在不同深度处拖曳的源以使得它们具有相同的无虚反射标记。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述所选时间为所述启动时间。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述组合所述第一波场与所述一个或者多个附加波场以确定反虚反射的波场包括应用以下等式：
其中：
并且其中W(ω)为所述反虚反射的波场；S 1 (ω)和S 2 (ω)分别为用于第一和第二源的无虚反射标记；G 1 (ω)和G 2 (ω)分别为用于第一和第二地震源的虚反射运算符；N 1 (ω)和N 2 (ω)分别为用于第一和第二地震源的噪声项；O1(ω)为针对第一源的激励时间而纠正的记录数据，O2(ω)为针对第二源的激励时间而纠正的记录数据，
并且
；
其中t 1 和t 2 分别为第一和第二地震源的激励时间；d 1 和d 2 分别为第一和第二地震源的操作深度；α为来自源的能量传播相对于竖直的发射角；而v为水中的声速。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述组合所述第一波场与所述一个或者多个附加波场以使用带通滤波来确定反虚反射的波场包括应用以下等式：
其中：
并且其中W(ω)为所述反虚反射的波场；S 1 (ω)和S 2 (ω)分别为用于第一和第二源的无虚反射标记；G 1 (ω)和G 2 (ω)分别为用于第一和第二地震源的虚反射运算符；N 1 (ω)和N 2 (ω)分别为用于第一和第二地震源的噪声项；F(ω)为所述带通滤波器；O1(ω)为针对第一源的激励时间而纠正的记录数据，O2(ω)为针对第二源的激励时间而纠正的记录数据，
并且
，
其中t 1 和t 2 分别为第一和第二地震源的激励时间；d 1 和d 2 分别为第一和第二地震源的操作深度；α为来自源的能量传播相对于竖直的发射角；而v为水中的声速。
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