CN108431636B - 平均至少相隔二十米且成对排列的陆地地震传感器与相邻多分量地震传感器 - Google Patents

平均至少相隔二十米且成对排列的陆地地震传感器与相邻多分量地震传感器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了用于对地震波场进行多分量噪声衰减的系统和方法。实施方案可以包括：在一个或多个计算设备处，在多个信道中的至少一个信道上接收来自一个或多个地震传感器站的、与地震波场相关联的地震数据。实施方案还可以包括：识别所述多个信道中的所述至少一个信道上的噪声分量，并且至少部分地基于从所述一个或多个地震传感器站接收的所述地震数据来衰减所述多个信道中的所述至少一个信道上的所述噪声分量。

Description

平均至少相隔二十米且成对排列的陆地地震传感器与相邻多 分量地震传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年12月2日提交的标题为“Multicomponent Noise Attenuationby Matching Pursuit”的美国专利申请号62/261,934的优先权，该美国专利申请据此全文以引用方式并入。
技术领域
本申请涉及地震勘测和多分量传感器阵列。
背景技术
碳氢化合物和其他矿藏可能位于地表以下深处的地层中。这些矿藏可以通过钻探和/或开采而获得，其中钻探和/或开采涉及以各种方式挖掘到地下以到达矿藏。就碳氢化合物回收而言，挖掘油井可能耗资巨大，此外，由于获得许可与其他合法性的手续繁琐，所以即便是要获取挖掘油井的权利也可能既耗时又费力。
一种在勘探之前确定地下是否存在矿藏的方法是利用地震勘测。在地震勘测中，可以产生源信号并将其发送到地层中，其中该信号遇到地层后根据地层的外貌反射/反弹回来。该信号的分量可以返回地表，并且可以由地震传感器检测和记录以产生地震数据，该地震数据在被分析和/或处理后，可以提供关于地下地层的信息(包括矿藏的信息)。可以返回地表的反射信号可被称为地震波场。
在地震勘测中，可能由于表面波和界面波(例如地滚波和导波)而出现复杂情况。通过产生在大体朝下的方向上行进到地层中的源信号，可以产生表面波和/或界面波。表面波可以沿着地表或沿着界面行进。当地震传感器遇到表面波或界面波时，表面波或界面波可能妨碍对地震信号的正确检测。区分地震信号的贡献和表面波和/或界面波噪声的贡献可能很困难。
因此，识别并消除或衰减来自任何地震信号分量的表面波和/或界面波噪声分量可能激起人们的兴趣。
发明内容
在一个具体实施中，提供了一种用于执行地震勘测的方法。该方法可以包括：邻近地表部署多个多分量地震传感器，这些多分量地震传感器中的每一个都能够测量旋转，其中成对的每个相邻多分量地震传感器之间的平均间距至少为二十米；将地震信号输入到地表中，以便所述多个多分量地震传感器检测到该地震信号的多个分量，包括竖直分量、水平分量和旋转分量。
在一些具体实施中，所述多分量地震传感器可以包括两个线性传感器，这两个线性传感器在基本上垂直于地表的方向上彼此间隔开，以便通过在这两个线性传感器处检测到的差分线性信号来证明地滚波。在一些实施方案中，所述多分量地震传感器可以包括被配置为基本上彼此正交的至少两个旋转传感器。
在另一个具体实施中，地震勘测排列可以包括邻近地表的多个多分量地震传感器，这些多分量地震传感器中的每一个都能够测量旋转，其中成对的每个相邻多分量地震传感器之间的平均间距至少为二十米。
在一些具体实施中，所述多分量地震传感器可以包括两个线性传感器，这两个线性传感器在基本上垂直于地表的方向上彼此间隔开，以便通过在这两个线性传感器处检测到的差分线性信号来证明地滚波。在一些实施方案中，所述多分量地震传感器可以包括被配置为基本上彼此正交的至少两个旋转传感器。
在另一个具体实施中，提供了一种用于对地震波场进行多分量噪声衰减的系统。该系统可以包括具有至少一个处理器的计算设备，所述至少一个处理器被配置为在多个信道中的至少一个信道上接收来自一个或多个地震传感器站的、与地震波场相关联的地震数据。在一些实施方案中，所述一个或多个地震传感器站相对于地表设置，且所述一个或多个相邻地震传感器站中的每一个之间的平均距离至少为二十米。所述至少一个处理器还可以被配置为识别多个信道中的至少一个信道上的噪声分量。所述至少一个处理器还可以被配置为至少部分地基于从一个或多个地震传感器站接收的地震数据来衰减多个信道中的至少一个信道上的噪声分量。
在一些具体实施中，所述至少一个处理器还可以被配置为将地震波场建模为一个或多个基函数的总和。所述至少一个处理器还可以被配置为由多信道成本函数和单信道成本函数中的一者或多者确定最优波数和振幅。所述至少一个处理器还可以被配置为由地震波场的竖直平移分量推导出多个信道中的第一信道，以及由地震波场的水平平移分量推导出多个信道中的第二信道。在一些实施方案中，第一信道与第二信道之间的关系可以通过噪声分量的物理模型，至少部分地基于噪声分量的椭圆度来描述。所述至少一个处理器还可以被配置为将噪声分量的物理模型与一个或多个空间梯度中的一者或多者应用于一个或多个基函数。所述至少一个处理器还可以被配置为确定第一信道与第二信道之间的相移。所述至少一个处理器还可以被配置为由地震波场在相对于地表比第二信道大的深度处的水平平移分量，以及第二信道与第三信道之间的指数振幅衰减，推导出多个信道中的第三信道。在一些实施方案中，所述至少一个处理器还可以被配置为至少部分地基于振幅衰减来估计地震波场的空间梯度。所述至少一个处理器还可以被配置为由地震波场的竖直平移分量推导出多个信道中的第一信道，以及由地震波场的旋转分量推导出多个信道中的第二信道。
在另一个具体实施中，提供了一种用于对地震波场进行多分量噪声衰减的方法。该方法可以包括：在一个或多个处理器处，在多个信道中的至少一个信道上接收来自一个或多个地震传感器站的、与地震波场相关联的地震数据。在一些实施方案中，所述一个或多个地震传感器站相对于地表设置，且一个或多个相邻地震传感器站中的每一个之间的平均距离至少为二十米。该方法还可以包括使用一个或多个处理器来识别多个信道中的至少一个信道上的噪声分量。该方法还可以包括使用一个或多个处理器，至少部分地基于从一个或多个地震传感器站接收的地震数据来衰减多个信道中的至少一个信道上的噪声分量。
在一些具体实施中，识别多个信道中的至少一个信道上的噪声分量可以包括将地震波场建模为一个或多个基函数的总和。在一些实施方案中，识别至少一个信道上的噪声分量还可以包括由多信道成本函数和单信道成本函数中的一者或多者确定最优波数和振幅。识别至少一个信道上的噪声分量还可以包括由地震波场的竖直平移分量推导出多个信道中的第一信道，以及由地震波场的水平平移分量推导出多个信道中的第二信道。在一些实施方案中，第一信道与第二信道之间的关系可以通过噪声分量的物理模型，至少部分地基于噪声分量的椭圆度来描述。在一些实施方案中，识别至少一个信道上的噪声分量还可以包括将噪声分量的物理模型与一个或多个空间梯度中的一者或多者应用于一个或多个基函数。识别至少一个信道上的噪声分量还可以包括由地震波场在相对于地表比第二信道大的深度处的水平平移分量，以及第二信道与第三信道之间的指数振幅衰减，推导出多个信道中的第三信道。在一些实施方案中，该方法还可以包括至少部分地基于振幅衰减来估计地震波场的空间梯度。在一些实施方案中，识别至少一个信道上的噪声分量还可以包括由地震波场的竖直平移分量推导出多个信道中的第一信道，以及由地震波场的旋转分量推导出多个信道中的第二信道。
在又一个具体实施中，提供了一种用于对地震波场进行多分量噪声衰减的系统。该系统可以包括具有至少一个处理器的计算设备，所述至少一个处理器被配置为在多个信道中的至少一个信道上接收来自一个或多个地震传感器站的、与地震波场相关联的地震数据。在一些实施方案中，所述一个或多个地震传感器站相对于地表设置，且所述一个或多个相邻地震传感器站中的每一个之间的平均距离至少为二十米。所述至少一个处理器还可以被配置为识别多个信道中的至少一个信道上的噪声分量。所述至少一个处理器还可以被配置为将地震波场建模为一个或多个基函数的总和。所述至少一个处理器还可以被配置为由地震波场的竖直平移分量推导出多个信道中的第一信道，以及由地震波场的旋转分量推导出多个信道中的第二信道。所述至少一个处理器还可以被配置为至少部分地基于从一个或多个地震传感器站接收的地震数据来衰减多个信道中的至少一个信道上的噪声分量。
提供本发明内容是为了介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本发明内容既不旨在识别所要求保护主题的必要特征，也不旨在用来帮助限制所要求保护主题的范围。
附图说明
本公开的实施方案参照以下附图进行描述。
图1是根据本文所述各种技术的具体实施的过程的流程图；
图2展示了根据本文所述各种技术的具体实施的陆地地震勘测系统的图解；
图3至图8展示了根据本文所述各种技术的具体实施的过程以及工作流程的各种流程图；并且
图9展示了根据本文所述各种技术的具体实施的计算系统。
各附图中的相似附图符号可以表示相似的元件。
具体实施方式
以下讨论涉及特定的具体实施。应当理解，以下讨论仅仅是为了让本领域的普通技术人员能够制作和使用现在限定的或稍后由本文的任何已颁布专利中存在的专利“权利要求”限定的任何主题。
具体意图是，所要求保护的特征组合不限于本文所包含的具体实施和举例说明，而是包括那些具体实施的修改形式，包括在所附权利要求的范围之内的具体实施的多个部分以及不同具体实施的要素的组合。应当认识到，在开发任何这样的实际具体实施的过程中，如在任何工程项目或设计项目中，必须作出许多特定于具体实施的决定以实现开发者的特定目标，诸如符合系统相关和业务相关的约束，这些决定可能因具体实施不同而变化。此外，应当认识到，尽管这种开发工作可能极为复杂且耗时，但对于受益于本公开的普通技术人员而言，这仍然将是设计、制造和生产中的常规任务。本申请中的任何内容都不被视为对于要求保护的本发明是关键的或必要的，除非被明确地表明是“关键的”或“必要的”。
还应当理解，尽管术语“第一”、“第二”等可以在本文中用来描述各种要素，但是这些要素不应受到这些术语的限制。这些术语仅用来将一个要素与另一个要素区分开。例如，在不脱离本发明范围的前提下，第一对象或步骤可以称为第二对象或步骤，并且类似地，第二对象或步骤可以称为第一对象或步骤。第一对象或步骤和第二对象或步骤分别都是对象或步骤，但它们不应被视为同一对象或步骤。
此外，如本文所公开的，术语“存储介质”可以表示用于存储数据的一个或多个装置，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性RAM、磁芯存储器、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存存储器装置以及/或者用于存储信息的其他机器可读介质。术语“计算机可读介质”包括但不限于便携式或固定的存储装置、光学存储装置、无线信道，以及能够存储、包含或携带一条或多条指令和/或数据的各种其他介质。
此外，实施方案可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或它们的任何组合来实现。当在软件、固件、中间件或微代码中实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在诸如存储介质之类的机器可读介质中。一个或多个处理器可以执行必要任务。代码段可以表示规程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类别，或者指令、数据结构或程序语句的任何组合。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容来耦合到另一个代码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可以经由包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等在内的任何合适的手段来传递、转发或传输。应当理解，以下公开内容提供了许多不同的实施方案或实施例，用来实现各种实施方案的不同特征。以下描述了部件和布置的具体实例，用于简化本公开。当然，这些具体实例仅仅是一些例子，而并非旨在进行限制。另外，本公开可以在各种实例中重复附图标号和/或字母。这样重复是为了简单明了，本身并没有指示各种实施方案和/或所讨论的配置之间的关系。此外，在以下描述中，第一特征在第二特征上方或之上形成可以包括第一特征和第二特征以直接接触方式形成的实施方案，而且还可以包括附加特征可以插置在第一特征与第二特征之间形成，以使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施方案。
图1至图10中所示的多分量噪声衰减过程100的实施方案可以在利用在离散位置处进行的多次测量重建地震波场期间识别并衰减地震波场上的噪声分量。因此，可以使用多分量噪声衰减过程100来重建没有噪声分量的地震波场。如图1所示，多分量噪声衰减过程100的实施方案可以被配置为衰减地震波场上的噪声分量。多分量噪声衰减过程100的实施方案可以包括在一个或多个计算设备处，在多个信道中的至少一个信道上接收来自一个或多个地震传感器站的、与地震波场相关联的地震数据(102)。在一些实施方案中并且如上所讨论的，所述一个或多个地震传感器站相对于地表设置，且所述一个或多个相邻地震传感器站中的每一个之间的平均距离至少为二十米。多分量噪声衰减过程还可以包括在一个或多个处理器处识别多个信道中的至少一个信道上的噪声分量(104)，并且在一个或多个处理器处至少部分地基于从一个或多个地震传感器站接收的地震数据来衰减多个信道中的至少一个信道上的噪声分量(106)。下面将进一步详细讨论这些操作和其他操作。另外，可以在多维几何形状(例如，对尺寸没有限制)、每个站中信道的任意数目、信道传递函数可以从一点变化到另一点并且/或者发生类似变化的情况下使用多分量噪声衰减过程100。
图2展示了陆地地震勘测系统200的数据采集系统。陆地地震勘测系统200可以包括：可以相对于地表210(例如，在地表之上、上方或下方)设置的一个或多个地震振动器208(例如，安装在卡车上的装置)，以及一个或多个地震传感器站212，所述地震传感器站可以包含一个或多个地震接收器以感测由一个或多个振动器208产生的地震能量。在一些实施方案中，一个或多个地震传感器站212可以限定地震传感器站和/或地震接收器的阵列。地震传感器站212可以限定包括一个或多个地震接收器的空间区域。在一些实施方案中，地震传感器站212可以与一维(1-D)空间、二维(2-D)空间或三维(3-D)空间相关联。地震传感器站212还可以相对于地表210设置。一个或多个地震振动器208可以生成可控震源地震扫描，作为与可控震源勘测相关联的操作的一部分。这些地震扫描进而可以将对应的可控震源扫描信号注入地球214(例如，注入陆地)，然后这些信号可以被正在调查的地表下地质结构214反射，从而产生对应的反射信号216，这些反射信号可以被地震传感器站212检测到。在涉及陆地地震勘测系统200的一些实施方案中，信号可以由陆地振动器208撞击地面产生或由爆炸物产生。陆地地震勘测系统200的数据采集系统218(例如，在地震数据记录车辆内)可以接收由地震接收器采集的原始地震数据，该原始地震数据(例如，与地震波场相关联的地震数据)然后可以被处理，以产生关于地表下反射物的信息和关于正在调查的地质结构214的物理属性的信息。
在一些实施方案中，多分量噪声衰减过程100可以包括基于从地震接收器接收的地震数据来建立/重建勘测区域的图像，以便识别地下的地质构造或目标，诸如地质构造220。随后对地震数据的分析可以揭示地下的地质构造中碳氢化合物矿藏的可能位置。取决于特定的勘测设计，对地震数据进行分析的多个部分可以由地震数据记录车辆上的数据采集系统218执行。
为简单起见，上述实例可以涉及地震勘探中的地震成像，其中由源发射的波被目标反射，然后被地震接收器接收。地表下介质214可以包含不同的层，以及不同的层之间的界面。不同的层可能引起不期望的内部反弹，这些内部反弹是需要处理或加以避免的。然而，多分量噪声衰减过程100可以同样适用于在任何布置下在波行进路径中都具有多个界面的传播波系统，只要由源发射的波以某种方式被目标或界面扰乱、并且被扰乱的波由接收器接收。在一些实施方案中，接收器可以位于两侧。
不同行业的不同的波(传播波和/或耗散波)、源或接收器不会影响成像过程和波的传播属性。在地震成像中，波场可以是弹性波或声波。目标可以是地表下地质结构。源可以是弹性波或声波的发生器(例如，气枪、振动器等)，接收器可以是压力接收器或质点运动接收器(例如，地震检波器、水中听音器、加速度计或类似物)。
如上所讨论的，在地震勘测中可能由于地滚波噪声而出现复杂情况。如本文所用，地滚波可以是由表面波(一种低速、低频、高振幅的瑞利波(Rayleigh wave))产生的一类相干噪声。在地震采集过程中，地滚波可能使信号模糊不清并降低整体数据质量。当源信号在大体朝下的方向上行进到地层中时，可以产生地滚波。地滚波可以沿着地表行进，并且当地震传感器遇到地滚波时，地滚波可能妨碍对地震信号的正确检测。
在多分量噪声衰减过程100的一些实施方案中，一个或多个地震传感器站相对于地表设置，且一个或多个相邻地震传感器站中的每一个之间的平均距离至少为二十米。在一个实例中，一个或多个地震传感器站中的每一个都可以相对于地表设置，且一个或多个相邻地震传感器站中的每一个之间的距离至少为二十五米。再次参见图2，在陆地地震勘测系统中，使用单分量传感器站(在本文中也称为传感器)的勘测排列已经通过传感器间距来约束，以便衰减地滚波噪声。这一点的一个实例从市面上出售的WesternGeco UniQ陆地地震采集平台可以看到。在陆地上的已经被视为在商业和技术上都可行的配置中，传感器间距低于25(二十五)米，以便提供适当的地滚波衰减。实际上，UniQ平台的商业应用可以被格式化，使得传感器彼此间隔约12.5米，以便充分感测地震信号，并且通过对地滚波建模、随后消除/衰减地滚波来对地滚波进行衰减，如将在下面更详细讨论的。
商业动态也受到这种传感器间距要求的约束，因为陆地地震系统的大部分资本成本可能与传感器成本相关，而传感器成本可能与所需传感器的数量直接相关。因此，如果需要的传感器较少，则传感器的总成本可以相应降低。
如上所讨论的，在地震勘测期间衰减地滚波噪声分量可能值得关注。可以用来解决该问题的一种方法是对地滚波建模。这可以采用基于在地震勘测排列中彼此间隔限定距离的多个传感器处感测单分量信号的各种方法来完成。由于存在本文将更详细讨论的约束，为了用单分量传感器充分地对地滚波噪声进行建模和衰减，陆地地震传感器可以在功能上被限制为在陆地上的实践中彼此最多相隔25米。
在一个实例中，地滚波可以响应于地震勘测而产生。地滚波的速度可以在300米/秒(m/s)至1000m/s的范围内，其他范围可以介于500m/s至900m/s之间。地滚波的频率可以在10Hz至40Hz的范围内，大多数介于20Hz至30Hz之间。地滚波的主要模式可能具有600m/s至900m/s的速度，以及25Hz至30Hz的频率。可能有第二种模式，其速度为900m/s至1400m/s，频率为35Hz至40Hz。地滚波的波长可以为约10米至150米范围内的任何值，并且可以为约25米至35米。由于具有这些地滚波特性，UniQ陆地系统和其他现有系统可以将传感器间距限制为12.5米。在该间距下，UniQ陆地系统在不让地震数据发生空间混叠的情况下，可以将地滚波波长处理到低至25米(例如，传感器间距的2倍)。
另外，与来自地表下地质结构214的较深部分的反射(例如声学信号216)相比，由表面波和界面波(即地滚波)引起的相干噪声可以缓慢地传播。这些类型的波的低传播速度可能对本领域中对地震数据的空间采样造成约束，因此可能降低地震勘测的效率和质量。
根据本公开的实施方案，使用如本文所述的具有多分量噪声衰减过程100的多分量地震传感器站可以实现传感器排列配置，其中传感器以至少20米的平均距离彼此间隔开。在一些实施方案中，传感器可以彼此间隔开25米，并时常以大于50米的距离间隔开。
参见图1至图10，提供了与多分量噪声衰减过程相符的各种实施方案。如图1所示，多分量噪声衰减过程的实施方案可以衰减地震波场上的噪声分量。多分量噪声衰减过程的实施方案可以包括在一个或多个处理器处，在多个信道中的至少一个信道上接收来自一个或多个地震传感器站的、与地震波场相关联的地震数据(102)。在一些实施方案中并且如上所讨论的，所述一个或多个地震传感器站中的每一个可以相对于地表设置，且所述一个或多个相邻地震传感器站中的每一个之间的平均距离至少为二十米。多分量噪声衰减过程还可以包括使用一个或多个处理器识别多个信道中的至少一个信道上的噪声分量(104)，并且使用一个或多个处理器至少部分地基于从一个或多个地震传感器站接收的地震数据来衰减多个信道中的至少一个信道上的噪声分量(106)。下面将进一步详细讨论这些操作和其他操作。
在一些实施方案中，多分量噪声衰减过程100可以包括在一个或多个处理器处，在多个信道中的至少一个信道上接收来自一个或多个地震传感器站的、与地震波场相关联的地震数据(102)。地震数据可以从陆地地震勘测系统200(钻孔勘测、可控震源勘测等)采集。勘测可以包括对从地下储层开采碳氢化合物进行地震监测。再次参见图2，地震数据可以由多个多信道传感器(例如地震传感器站212内的传感器/接收器)采集，这些多信道传感器诸如水中听音器、内联(例如，沿着轴线222中的x轴的水平方向)质点运动接收器、竖直质点运动接收器、梯度接收器等。每个地震传感器站212通过一个或多个分量传感器/接收器可以测量与地震波场的分量相关联的位移、速度、加速度和/或旋转。一个或多个分量传感器还可以在例如三个正交方向上测量位移、速度、加速度和/或旋转。在一个实例中，地震传感器站212可以包括三个分量传感器(例如3C多分量传感器)，它们在每个传感器都以三个正交方向中的一个方向取向的情况下，被配置为测量位移、速度、加速度、旋转等。应当认识到，如本文所用，相邻传感器站意味着沿相应的成对传感器站之间的直线最近的两个传感器站。如图2所示，振动器208右侧的两个传感器站212彼此相邻，而离该右侧最远的传感器站212不与离振动器208左侧最远的传感器站212相邻，因为沿这对传感器站之间的直线在这两个传感器站之间存在居间的传感器站212。
根据一些实施方案，多分量传感器可以测量旋转，而且还可以测量线性地震信号。根据一些实施方案，这可以通过下述方式实现：将多个线性传感器组合在单个传感器单元中，以使得线性传感器检测竖直地震信号和水平信号，并且借助于彼此间隔开的两个线性传感器，由此可以计算差分线性信号所产生的地滚波效应。标题为“Computing rotationdata using a gradient of translational data”的美国专利申请公布号US2014/0219055公开了一些这样的设计，并且以引用方式全文并入本文。一款多分量传感器采用线性传感器和旋转传感器，其中旋转传感器的旋转构件围绕锚定件旋转，这两种传感器组合成单个传感器单元，以使得该传感器单元可以利用线性传感器测量线性地震信号，并且直接利用旋转构件测量角(旋转)运动和效果。可以使用MEMS传感器作为旋转传感器。标题为“Mems-based rotation sensor for seismic applications and sensor units havingsame”的美国专利申请公布号US2015/0316667公开了一些这样的设计，并且以引用方式全文并入本文。
多分量数据(例如地震数据)可以直接使用三分量传感器(测量位移、速度、加速度、旋转或者这些参数的任意组合)测量并且/或者由如图2至图3所示横向或竖直分开的两个或更多个三分量传感器(例如，两个或更多个分开的地震传感器站212中的三分量传感器)估计。如本文所用，多分量数据可以包括但不限于来自地震波场的分量和/或地震波场的梯度的数据的组合。在一些实施方案中，来自一个或多个地震传感器站212的特定类型的测量结果可以与信道相关联。因此，特定的信道可以测量地震波场的属性(诸如压力)，而另一个信道可以测量地震波场的另一个属性，诸如地震波场的竖直质点运动(例如竖直分量)等等。结合来自一个或多个地震传感器站的一个或多个分量传感器/接收器，可以在多个信道中的至少一个信道上接收来自一个或多个地震传感器站212的、与地震波场相关联的地震数据。
在一些实施方案中，单分量传感器可以与多分量噪声衰减过程100一起使用。然而，如果地滚波/表面波没有在空间维度中被充分采样(例如，在相邻的单分量传感器被分开较大距离时)，则单分量传感器可能无法对噪声进行建模和/或衰减。在其他实施方案中，可以使用多分量传感器(例如，具有多于一个地震传感器/接收器的地震传感器站)，利用多分量噪声衰减过程100对噪声进行建模和衰减。在这样的实施方案中并且如下面将更详细讨论的，多分量传感器可能能够在空间维度中更有效地对地滚波进行建模和衰减，并且可以增大多分量传感器和/或地震传感器站212之间的距离。
在一些实施方案中，多分量噪声衰减过程100还可以包括在一个或多个处理器处识别多个信道中的至少一个信道上的噪声分量(104)。如上所讨论的，可以将噪声引入到地震数据中并且/或者可以在至少一个信道上引入来自陆地中的地滚波的噪声。在一些实施方案中，并且如下面将更详细讨论的，可以使用基于模型的约束和匹配追踪方法来识别和分离地震波场的噪声与信号分量。基于模型的约束可以拟合地震数据中的一个或多个噪声分量(例如，在至少一个信道上的测量结果)，这些噪声分量在一些实施方案中可以被假定为发生空间混叠。噪声分量可以通过匹配追踪方法重建并从输入测量结果中减去。信号分量可以尽可能多地留在残差中。根据对地表下浅层的现有了解，可以将噪声分量的物理模型制定为在匹配追踪方法中使用的成本函数并且/或者用作附加的噪声/信号识别活动。
在一些实施方案中，识别多个信道中的至少一个信道上的噪声分量可以包括将地震波场建模为一个或多个基函数的总和。在一些实施方案中，可以使用表示信号的测量结果的数据来重建信号。在一个实例中，信号可以是地震波场(例如，压力波场或质点运动波场)，并且对可以表示地震波场的一个或多个属性的地震数据(由地震接收器采集)进行处理，以便重建地震波场。更具体地讲，本文称之为“基于扩展的广义匹配追踪的技术”或“基于EGMP的技术”的基于参数匹配追踪的技术或方法可以用于信号重建。在共同转让且共同未决的标题为“Wavefield Reconstruction”的美国专利申请号PCT/US2015/028002中描述了应用于地震波场重建的基于EGMP的技术，该专利申请以引用方式并入本文。基于EGMP的技术可以用于重建地震波场，或者一般来讲，用于重建其信号的直接样本可能无法获得的任何信号。
在一些实施方案中，处理地震数据以重建地震波场可以考虑到可以直接测量地震波场的属性的一个或多个实际测量信道(例如，压力信道和质点运动信道)，以及/或者测量地震波场在已经接受了已知的正向转换之后的属性的至少一个构建的测量信道。此外，可以使用给定的正向转换来从实际测量信道中的一者或多者推导出给定的构建测量信道。
在一些实施方案中，地震波场可以被认为是称为“s(x)”的未知信号，并且地震波场可以被建模为具有参数集θp的参数基函数β(x；θp)的总和，这些基函数如下所述：
s(x)＝∑ρβ(x；θp) 等式1
在等式1中，"x”可以表示多维坐标中的一个点。可以使用各种各样的基函数。例如，对于地震应用，可以使用以下指数基函数：
β(x；θp)＝cpexp(jkp·x) 等式2
其中参数集“θp”包括复振幅“cp”和波数矢量“kp”。这样选择之后，基函数可以对应于局部平面波。假定可能存在附加的维度(诸如时间或时间频率)，但为了简单起见，在下面的讨论中不考虑对这种附加维度的依赖，但不失一般性。因此，为了简单明了，在以下等式中假定时间频率是固定的。
根据地震勘测等操作，未知信号s(x)的测量结果可以在空间中的离散位置处获得。在以下讨论中，离散位置是地震传感器站212的位置。在每个地震传感器站处，一个或多个地震接收器可以记录未知信号s(x)的多信道测量结果。每个地震传感器站212的信道数量可以是一个或多个。
对于多信道采样(有时称为“广义采样”)，每个信道可能不会感测到信号本身，而是感测到在已经接受了已知的转换(例如滤波器处理)之后的信号版本。因此，如上所指出的，信道可以包括实际测量信道和/或构建的测量信道。举例来说，可以在地震传感器站212处感测到未知信号s(x)的梯度。
如果在多信道采样方案中存在M种类型的信道，则这组地震传感器站212可以表示如下：
xs＝{x1，x2，...xM} 等式3
其中给定的站矢量xm可以表示为xm＝{xm1,xm2,…xmNm}。在这个表示法中，“m”＝1、2、……M，并且代表对应于信道m的一组Nm个位置。测量矢量m(xs)可以描述如下：
Figure BDA0001703364040000161
其中每个测量矢量mm(xm)包含信道类型m的所有测量值，如下所述：
Figure BDA0001703364040000162
每个条目mm(xmn)可以描述如下：
mm(xmn)＝∑pηm(kp，xmn)cpexp(jkp·xmn) 等式6
其中″ηm(kp，xmn)″是描述在空间位置xmn处从未知信号s(x)到测量信道的正向转换的函数。这是非常一般化的公式，在一些情况下，该正向转换可以与空间坐标无关，即可以用以下函数来描述：
ηm(kp，xmn)＝η(kp) 等式7
在一些实施方案中并且还参见图3，识别至少一个信道上的噪声分量可以包括由多信道成本函数和单信道成本函数中的一者或多者确定最优波数和振幅。根据基于EGMP的技术，可以将描述实际测量信道和构建的测量信道的正向转换应用于候选基函数。候选基函数可以通过迭代地将基函数与一个或多个多信道测量结果(例如，来自地震数据)匹配来优化。在一些实施方案中，能够以迭代的方式确定一个或多个基函数的参数集“θp”的参数。在一次或多次迭代中，可以将候选基函数与同每个信道相关联的测量结果匹配。在一些实施方案中，候选基函数可以不直接与测量结果匹配，而是在测量结果接受了描述信道的转换之后才与测量结果匹配。
如下面将更详细讨论的，在每次迭代中，可以解决最小二乘优化问题，以确定候选基函数的最优参数。可以推导出最优性条件，该条件可能涉及复振幅和波数的最优值。使用这种关系，优化问题可以被简化为找到最优波数。这可能包括找到广义Lomb谱的最大值，如下面的等式20所示。在存在单信道的特殊情况下，这可能缩减到普通Lomb谱。如本文所用，广义Lomb谱和普通Lomb谱可以分别指代多信道成本函数和单信道成本函数。多信道成本函数可以在空间混叠的情况下用于约束对最优波数的选择，因为它可以帮助区分真实的最优波数和任何复制品。
在第p次迭代时，即在之前已经确定了P-1个基函数之后，测量结果中的残差可以表示如下：
Figure BDA0001703364040000171
其中
Figure BDA0001703364040000172
是迭代p次之后的残差矢量。这里，
Figure BDA0001703364040000173
表示信道m的残差矢量。等式8的矢量h(kp，xs)可以限定如下：
Figure BDA0001703364040000181
其中
Figure BDA0001703364040000182
表示克罗内克积(Kronecker product)，并且
Figure BDA0001703364040000183
是传递函数矢量，其中“ηm(k，xm)”描述在空间位置xm处从未知信号到测量信道m的传递函数。
在等式11中，“d(k，xs)”，即总导向矢量可以描述如下：
Figure BDA0001703364040000184
d(k，xs)的分量是总导向矢量，其分量可以描述如下：
Figure BDA0001703364040000185
d(k，xs)的分量针对每个信道m的对应于该信道的空间位置
Figure BDA0001703364040000186
限定。d(k，xs)导向矢量的条目包含测量位置处的相移。
在第P次迭代时，如果将新的候选基函数cpexp(jkp·x)添加到信号的现有表示中，则残差变为如下形式：
rP(xs；cP，kP)＝rP-1(xs)-cPh(kP，xs) 等式15
其中新项的参数，即cP和kP将通过最小化在测量位置上计算的残差的度量来确定。优化问题的一个可能的公式表示如下：
Figure BDA0001703364040000187
其中上标“H”表示厄米算符(Hermitian operator)，“Λ”表示正定矩阵。Λ矩阵的作用是加权不同测量结果对将要最小化的成本函数的贡献。这个加权可以考虑到由于输入测量结果的不同物理效果而引起的能含量差异，还可以考虑到可能随时间、空间和频率而变化的信噪比。
解决了优化问题，可以证明cp和kp的最优值满足以下约束条件：
Figure BDA0001703364040000191
其中
g(kP)＝[h(kP，xs)]HΛrP-1(xs) 等式18
并且
γ(kP)＝[h(kP，xs)]HΛh(kP，xs) 等式19
将等式17代入等式16，为最优波数矢量提供成本函数，其中最优波数矢量描述如下：
Figure BDA0001703364040000192
其中成本函数可以描述如下：
Figure BDA0001703364040000193
在一些实施方案中，识别至少一个信道上的噪声分量可以包括由地震波场的竖直平移分量推导出多个信道中的第一信道，以及由地震波场的水平平移分量推导出多个信道中的第二信道。尽管已经讨论了波场的竖直平移分量和水平平移分量，但是可以由地震波场的任何一个或多个分量推导出多个信道中的一个或多个信道。在一些实施方案中，一个或多个物理模型可以关联第一信道和第二信道以及/或者波场的一个或多个分量。物理模型可以应用于噪声衰减，因为多分量噪声衰减过程100可以消除噪声分量，并且在残差中尽可能多地保留信号分量。
在一些实施方案中，第一信道与第二信道之间的关系可以通过噪声分量的物理模型，至少部分地基于噪声分量的椭圆度来描述。在一些实施方案中，与竖直平移分量和水平平移分量相关的物理模型可以基于椭圆度。在具有表面波(例如地滚波)的一个实例中，椭圆度可以将水平分量与竖直分量关联起来。
Figure BDA0001703364040000201
其中c是表面波的相速度，并且β是接收器处的剪切波速度。一般说来，剪切波速度与表面波的相速度密切相关(c＝(0.8-0.9)*β)。椭圆度的这个表达式是为半空间制定的，但可以修改以解释在半空间上方有一层的模型。
在另一个实例中，椭圆度可以将界面波(即Scholte波)的水平分量与竖直分量关联起来。
Figure BDA0001703364040000202
其中
Figure BDA0001703364040000203
和
Figure BDA0001703364040000204
分别是P波和S波的竖直慢度。在一些实施方案中，识别至少一个信道上的噪声分量还可以包括由地震波场的竖直平移分量推导出多个信道中的第一信道，以及由地震波场的旋转分量推导出多个信道中的第二信道。在一些实施方案中，一个或多个地震传感器站212可以包括被配置为测量地震波场的旋转分量的一个或多个旋转传感器。一个或多个地震传感器站可以相对于地表(例如，地表210)定位，且每个地震传感器站之间的平均距离至少为二十米。在一些实施方案中，一个或多个地震传感器站可以分开的平均距离为二十五米。在一些实施方案中，一个或多个地震传感器站可以分开的平均距离为五十米。例如，在地表处，沿着两条水平轴线的旋转可以等于水平平移分量的竖直梯度，也可以等于竖直平移分量的水平梯度(例如，
Figure BDA0001703364040000211
和
Figure BDA0001703364040000212
)。由于至少存在这种关系，所以可以在一个或多个地震传感器站处确定和/或推导出噪声分量的速度和方向。利用噪声分量的速度和方向，可以重建噪声分量。
在一些实施方案中并且如上所讨论的，识别至少一个信道上的噪声分量还可以包括将噪声分量的物理模型与一个或多个空间梯度中的一者或多者应用于一个或多个基函数。如上所示，可以实施不同的约束来制定多信道成本函数。例如，在一些实施方案中，可以使用空间梯度(例如，真实梯度和/或有限差分梯度)来制定多信道成本函数。在另一个实例中，由一个或多个地震传感器站确定的一个或多个空间梯度可以在匹配追踪算法的多信道成本函数中实现为传递函数(例如等式12)，该传递函数将一个或多个测量结果与其他测量结果关联起来。如下面将更详细讨论的，可以使用振幅衰减来估计地震波场的空间梯度。在一些实施方案中，可以使用物理模型来约束多信道成本函数。所描述的物理关系可以在匹配追踪算法的多信道成本函数中实现为传递函数，该传递函数将一个或多个测量结果与其他测量结果关联起来。
如上所讨论的并且再次参见图3，多分量噪声衰减过程100可以计算多信道成本函数(326)，然后根据该多信道成本函数确定/选择最优波数和/或最优波数矢量(328)。在一些实施方案中，多信道成本函数可能受到空间梯度和/或物理模型的约束。多分量噪声衰减过程100还可以包括计算单信道成本函数(330)，然后根据该单信道成本函数确定每个信道的振幅(332)。可以使用单信道成本函数来计算与拾取的最优波数对应的振幅。在一些实施方案中，单信道成本函数可以单独地使用地震数据的每个测量结果来制定，并且可以用于获得噪声分量的振幅。如下面将更详细讨论的，多信道成本函数和单信道成本函数可以允许记录同一噪声的一个或多个输入测量结果上的噪声衰减。
在一些实施方案中，一旦获得了基函数的波数和振幅，就可以基于波数滤波、波场的至少两个分量之间的相移和/或波场的至少两个分量之间的指数振幅衰减来确定信号分量与噪声分量之间的区别。在一些实施方案中，可以使用振幅衰减来估计地震波场的空间梯度。识别至少一个信道上的噪声分量可以包括波数滤波。波数滤波可以提供一种区分至少一个信道上的信号分量与噪声分量的方式。波数滤波可以包括识别期望在其中出现噪声的波数带宽。具有该范围内的波数的基函数可以被识别为噪声分量并从残差中减去。信号分量可以留在残差中。波数滤波对于所有输入测量结果可能都是有效的。
在一些实施方案中，识别至少一个信道上的噪声分量可以包括确定第一信道与第二信道之间的相移。例如，水平分量与竖直分量之间的相移可以指示地滚波(例如，表面波)。例如，地滚波的水平分量与竖直分量之间可能存在相移，该相移如下所示：
vx＝r1(k，z，ω)exp[j(kx-ωt)] 等式24
vz＝jr2(k，z，ω)exp[j(kx-ωt)] 等式25
通过计算成本函数，可以确定波数k和每个分量的振幅r1和r2。虚分量“j”可以识别来自信号分量的地滚波(例如噪声分量)。
在一些实施方案中，识别至少一个信道上的噪声分量可以包括由地震波场在相对于地表比第二信道大的深度处的水平平移分量，以及第二信道与第三信道之间的指数振幅衰减，推导出多个信道中的第三信道。在一些实施方案中，水平分量的指数振幅衰减可以识别至少一个信道上的噪声分量。例如，在存在以两个水平(诸如不同的竖直水平)测量波场的水平分量的特定传感器配置的情况下。在一些实施方案中，可以计算单信道成本函数的两个分量，并且可以选择峰值来估计振幅值。如果振幅随深度增大而减小(例如，意味着地震传感器站233的传感器的振幅大于地震传感器站的传感器的振幅)，则基函数可以描述地滚波(例如噪声分量)模式，而不是信号分量。
vx，top＝r1(k，z，ω)exp[i(kx-ωt)] 等式26
vx，bottom＝r1(k，z，ω)exp(-aΔz)exp[i(kx-ωt)] 等式27
这对于基本模式通常可能是成立的，但对于复杂的高级模式则不然。除此之外并且/或者作为替代，在一些实施方案中，可以使用振幅衰减来估计地震波场的空间梯度。
在一些实施方案中，多分量噪声衰减过程100还可以包括：至少部分地基于从一个或多个地震传感器站接收的地震数据来衰减多个信道中的至少一个信道上的噪声分量(106)。在一些实施方案中，衰减噪声分量可以包括噪声重建和/或信号重建。一旦事件(例如，地震数据内的测量结果)被拾取并识别为噪声，则对应的基函数可以被添加到噪声分量面元(bin)并从残差中减去。这可以单独地针对每个输入测量结果重复进行。如果拾取的事件被识别为信号，则可以计算对应的基函数，并且可以将对应的基函数添加到信号分量面元中。在一些实施方案中，这可以单独地针对每个信道完成。可以从输入测量结果中减去重建的基函数。在一些实施方案中，如上所述，在对每个候选基函数进行优化时，噪声分量和/或信号分量的重建可以迭代地发生。迭代停止后，可以将残差添加到信号分量面元中，以产生噪声衰减的地震波场。
可以使用多分量噪声衰减过程400来重建噪声衰减的地震波场，图4中描绘了该多分量噪声衰减过程的一个实施方案。还参见图4，依照多分量噪声衰减过程400，可以在一个或多个信道上从多个地震传感器站接收地震数据，作为多次测量的输入数据和/或多分量输入数据(434)。如上所讨论的，多个地震传感器站可以相对于地表210设置，并且以每个地震传感器站之间相距至少二十米的平均距离隔开。在一个实例中，多个地震传感器站可以相对于地表210设置，并且以每个地震传感器站之间相距至少二十五米的距离隔开。在一些实施方案中，地震数据可以由多个地震接收器记录，并且可以表示地震波场的至少一种属性的测量结果。每个信道可以测量地震波场的属性，并且/或者在地震波场已经接受了已知的正向转换之后可以测量地震波场的属性。多分量噪声衰减过程400可以包括计算成本函数(436)。这些成本函数可以包括用于确定最优波数的多信道成本函数和/或用于确定对应于最优波数的振幅的单信道成本函数。另外，可以使用单信道成本函数来确定最优波数，并且可以使用多信道成本函数来确定对应于最优波数的振幅。
在一些实施方案中，多分量噪声衰减过程400可以包括识别至少一个信道上的噪声分量并且将噪声分量与信号分量区分开(438)。可以识别信号分量，然后可以计算对应的基函数并将其添加到信号分量面元中(440)。在一些实施方案中，可以将信号分量添加到地震数据的信号分量部分中。可以识别噪声分量，然后可以计算对应的基函数并将其添加到噪声分量面元中(442)。在一些实施方案中，可以从残差中减去噪声分量。多分量噪声衰减过程400可以迭代地重复，直到残差足够小为止。在一些实施方案中，迭代停止后，可以将残差添加到地震数据的信号分量部分中。
还参见图5至图8，提供了描述多分量噪声衰减过程的三个实例或工作流程。在每个实例中，在两个不同的位置(诸如不同的竖直位置)处测量波场的三个分量的传感器可以衰减数据上的相干噪声(例如地滚波)。现在参见图6，第一实例/工作流程基于通过使用梯度的匹配追踪方法进行重建。可以接收输入的地震数据(544)，该数据可以包括在稀疏网格处测量的波场竖直分量及其近似的梯度。这可以包括计算成本函数(546)，该成本函数可以组合竖直分量与梯度。可以选择与最优波数相关的最大值(548)，然后可以重建对应的基函数。还可以计算对应的最优波数的振幅。可以在致密的空间网格上重建所得到的基函数(例如相干噪声)(550)。可以重复该过程(552)，直到输入数据中的能量(例如残差)最小化为止。随后，可以使用速度滤波器对重建的数据(所有选择的基函数的总和)进行滤波(554)，从而得到噪声基准。可以抽取该噪声基准到输入空间网格中，随后可以从输入数据中减去该噪声基准(556)。输出可以是稀疏网格上的噪声衰减竖直分量。
现在参见图6，图5中描述的工作流程可以适用于解释多分量输入数据(例如，Vz、Vx和/或一个或多个梯度)。在图6的示例工作流程中，可以在一个或多个输入信道上重建一个或多个噪声分量，方式为：计算多信道成本函数以便选择波数(658)，然后计算单信道成本函数以便得到振幅(660)。地震数据可以在一个或多个输入信道的致密网格上重建。使用任何基于阵列的滤波器，可以从重建的结果中滤除噪声分量。可以抽取经滤波的重建噪声分量，随后分别从每个输入信道中减去该经滤波的重建噪声分量(662、664、666)。
现在参见图7的工作流程。图7的工作流程可能不同于先前的工作流程，因为噪声分量和信号分量可以在重建算法内分离。在使用匹配追踪方法在同一个稀疏网格中重建地震数据的同时，还可以使用每个基函数的振幅和波数(通过选择不同成本函数的最大值来拾取)来从噪声分量中识别出信号分量(768)。一旦使用上述标准之一将基函数识别为噪声分量，就可以从竖直分量和空间梯度中减去该基函数。在一些实施方案中，由于同样的相干噪声(例如噪声分量)还可以存在于水平分量上，所以可以从每个分量的成本函数中选择对应于相同波数的复振幅，随后可以从输入测量结果中减去该复振幅。采用这种方法，可以在所有输入信道上构建并分离信号分量(770)和噪声分量(772)。在一些实施方案中，在迭代停止之后，可以将信号分量添加到残差中(774)。
还参见图8，根据示例具体实施，可以使用多分量噪声衰减过程800来重建噪声衰减的地震波场。在一些实施方案中，可以接收地震数据(802)，然后可以将地震波场建模为基函数的总和(876)。
接下来，多分量噪声衰减过程800可以开始迭代过程，以确定地震波场的基函数。以这种方式，对于图9中描绘的示例具体实施，可以一次确定一个基函数。该迭代过程可以涉及：为下一个基函数提供初始参数(878)；向基函数应用正向转换(线性滤波器、物理模型、物理约束、空间梯度等)(880)；然后基于所得到的一个或多个基函数，评估成本函数(882)。如果确定多信道成本函数尚未最小化(884)，则可以调整用于基函数的一个或多个参数(886)，此时控制返回到应用附加约束和/或转换(880)。
否则，如果多信道成本函数已经最小化，则可以确定基函数是噪声分量还是信号分量(888)。如果确定基函数是噪声分量，则可以将基函数添加到已经被确定为噪声分量(例如噪声分量面元)的基函数的当前总和中(890)，然后可以从残差中减去该基函数(892)。如果确定基函数是信号分量，则可以将基函数添加到已经被确定为信号分量(例如信号分量面元)的基函数的当前总和中(894)，然后可以从输入测量结果中减去该基函数(896)。如果确定该残差足够小(898)，则可以将该残差添加到信号分量面元中(899)，然后该过程可以结束。否则，控制可以返回到为下一个基函数提供初始参数(878)。
图9展示了可以结合本文所述的可以实现的各种具体实施使用的计算系统900。计算系统900(系统计算机)可以包括一个或多个系统计算机901，所述系统计算机可以被实现为任何常规的计算机或服务器。然而，本领域的技术人员将认识到，本文所述各种技术的具体实施能够以其他计算机系统配置实践，这些其他计算机系统配置包括超文本传送协议(HTTP)服务器、手持式设备、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费电子产品、网络PC、小型计算机、大型计算机等。
系统计算机901可以与磁盘存储装置903、905和907通信，这些磁盘存储装置可以是外部硬盘存储装置。可以设想，磁盘存储装置903、905和907为常规的硬盘驱动器，因此能够通过局域网或远程访问来实现。当然，尽管磁盘存储装置903、905和907被展示为分离的装置，但也可以根据需要，使用单个磁盘存储装置来存储程序指令、测量数据和结果中的任一者或全部。
在一些具体实施中，来自传感器的地震数据可以被存储在磁盘存储装置905中。系统计算机901可以从磁盘存储装置905检索适当的数据，以便根据对应于本文所述各种技术的具体实施的程序指令来处理地震数据。这些程序指令能够以计算机编程语言诸如C++、Java等来编写。这些程序指令可以存储在计算机可读介质诸如程序磁盘存储装置907中。这样的计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质可以包括以任何存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的方法或技术实现的易失性和非易失性介质以及可移动和不可移动介质。计算机存储介质还可以包括RAM、ROM、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器或其他固态存储器技术、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其他光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁性存储装置，或者可以用于存储所需信息并且可以由系统计算机901访问的任何其他介质。通信介质可以体现计算机可读指令、数据结构或其他程序模块。举例来说，而非进行限制，通信介质可以包括诸如有线网络或直连连接之类的有线介质，以及诸如声学介质、射频(RF)介质、红外(IR)介质和各种其他无线介质之类的无线介质。而且，上述各项中任意项的组合也可以被包括在计算机可读介质的范围之内。
在一些具体实施中，系统计算机901可以主要将输出提供到图形显示器909上，或者主要经由打印机911提供输出。系统计算机901可以将上述方法的结果存储在磁盘存储装置903上，以供后续使用和进一步分析。而且，可以向系统计算机901提供键盘913和/或指向装置915(例如，鼠标、轨迹球等)，以允许交互式操作。
系统计算机901可以位于远离勘测区域的数据中心。系统计算机901可以与接收器通信(直接通信或经由记录单元(未示出)通信)，以接收指示所反射的地震能量的信号。在常规的格式化和其他初始处理之后，这些信号可以由系统计算机901以上述方式作为数字数据存储在磁盘存储装置905中以供后续检索和处理。在一个具体实施中，可以将这些信号和数据直接从地震传感器站212(诸如地震检波器、水中听音器等)发送到系统计算机901。在直接从地震传感器站212接收数据时，系统计算机901可以被描述为现场数据处理系统的一部分。在另一个具体实施中，系统计算机901可以处理已经存储于磁盘存储装置905中的地震数据。在处理存储于磁盘存储装置905中的数据时，系统计算机901可以被描述为与数据采集分开的远程数据处理中心的一部分。系统计算机901可以被配置为作为现场数据处理系统(例如数据采集系统218)、远程数据处理系统或它们的组合的一部分来处理数据。
尽管图10可以将磁盘存储装置905展示为直接连接到系统计算机901，但也可以设想，磁盘存储装置905可以通过局域网或远程访问来访问。而且，尽管磁盘存储装置903、905被展示为用于存储输入地震数据和分析结果的分开的装置，但是磁盘存储装置903、905可以在单个磁盘驱动器内(要么连同程序磁盘存储装置907一起，要么独立于该程序磁盘存储装置)实现，或者以本领域技术人员参考本说明书将充分理解的任何其他常规方式实现。
附图中的流程图和框图展示了根据本公开的各种实施方案的系统和方法的可能具体实施的架构、功能和操作。就此而言，流程图或框图中的每个框均可以表示代码的模块、片段或部分，所述代码包括用于实施指定的一种或多种逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当指出，在一些替代性具体实施中，框中指出的功能可以按照附图中指出的次序之外的次序出现。例如，接连示出的两个框实际上可以基本同时执行，或者这两个框有时可以按相反的次序执行，具体取决于所涉及的功能。还应当指出，框图和/或流程图图解中的每个框，以及框图和/或流程图图解中的框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统、或者专用硬件和计算机指令的组合来实施。
如本文所述的任何实施方案中所用，术语“电路系统”可以包括例如单独的或任意组合的硬连线电路系统、可编程电路系统、状态机电路系统和/或存储由可编程电路系统执行的指令的固件。从一开始就应当理解，在本文的任何一个或多个实施方案中描述的任一种操作和/或任一种操作部件可以在软件、固件、硬连线电路系统和/或它们的任意组合中实现。
本文中使用的术语是用于描述特定实施方案的目的，而并非旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文明确地指出并非如此。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时，用来规定存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的群组。
在所附权利要求中，对应的结构、材料、动作，以及装置或步骤加功能要素的等同物旨在包括用于结合如明确要求权利的其他要求权利的要素来执行功能的任何结构、材料或动作。本公开的描述已经出于说明和描述的目的而提出，但是并不旨在完全涵盖本公开的内容，也并不旨在将本公开限于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和精神的前提下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。选择并描述实施方案是为了最好地解释本公开的原理以及实际应用，而且使本领域的普通技术人员能够针对具有适合于设想的特定用途的各种修改的各种实施方案来理解本公开。
尽管上文已经详细地描述了一些示例实施方案，但是本领域的技术人员将易于认识到，在实质上不脱离本文所述的本公开范围的前提下，可以在示例实施方案中进行许多修改。因此，此类修改旨在被包括在如所附权利要求所限定的本公开范围之内。在权利要求中，装置加功能条款旨在涵盖本文所述的如执行所列举功能的结构，并且不仅包括结构等效物，还包括等效结构。因此，尽管钉子和螺钉可能不是结构等效物，因为钉子采用圆柱面将木制零件固定在一起，而螺钉采用螺旋面，但是在紧固木制零件的环境中，钉子和螺钉却可能是等效结构。本申请人的表达意图不是援引美国法典第35卷第112条第6段来对本文的任何权利要求进行任何限制，除了权利要求明确地使用表述“用于……的装置”连同相关联功能的那些之外。
由于已经参考其实施方案详细地这样描述了本申请的公开内容，所以将显而易见的是，在不脱离所附权利要求限定的本公开范围的前提下，可以进行修改和变化。

Claims (22)

1.一种执行地震勘测的方法，包括：
在地表上部署多个多分量地震传感器，所述多分量地震传感器中的每一个都能够测量旋转，
将地震信号输入到所述地表中，以便所述多个多分量地震传感器:
检测所述地震信号的多个分量，包括竖直分量、水平分量和旋转分量，其中，所述多个分量是在多个信道中的至少一个信道上接收的，其中所述至少一个信道包括噪声分量，并且其中，至少一个处理器被配置为至少部分地基于最优波数和振幅来衰减所述多个信道中的所述至少一个信道上的所述噪声分量，所述最优波数和振幅是基于多信道成本函数和单信道成本函数中的一者或两者确定的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多分量地震传感器包括两个线性传感器，所述两个线性传感器在基本上垂直于地表的方向上彼此间隔开，以便通过在所述两个线性传感器处检测到的差分线性信号来证明地滚波。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多分量地震传感器包括被配置为基本上彼此正交的至少两个旋转传感器。
4.一种地震勘测排列，包括：
在地表上的多个多分量地震传感器，所述多分量地震传感器中的每一个都能够测量旋转和地震数据，其中，所述地震数据是在多个信道中的至少一个信道上接收的，其中所述至少一个信道包括噪声分量，并且其中，至少一个处理器被配置为至少部分地基于最优波数和振幅来衰减所述多个信道中的所述至少一个信道上的所述噪声分量，所述最优波数和振幅是基于多信道成本函数和单信道成本函数中的一者或两者确定的。
5.根据权利要求4所述的地震勘测排列，其中所述多分量地震传感器包括两个线性传感器，所述两个线性传感器在基本上垂直于地表的方向上彼此间隔开，以便通过在所述两个线性传感器处检测到的差分线性信号来证明地滚波。
6.根据权利要求4所述的地震勘测排列，其中所述多分量地震传感器包括被配置为基本上彼此正交的至少两个旋转传感器。
7.一种包括计算设备的系统，所述计算设备具有至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：
在多个信道中的至少一个信道上接收来自一个或多个地震传感器站的、与地震波场相关联的地震数据；
识别所述多个信道中的所述至少一个信道上的噪声分量；
至少部分地基于从所述一个或多个地震传感器站接收的所述地震数据来衰减所述多个信道中的所述至少一个信道上的所述噪声分量；
由所述地震波场的竖直平移分量推导出所述多个信道中的第一信道，以及由所述地震波场的水平平移分量推导出所述多个信道中的第二信道，其中所述第一信道与所述第二信道之间的关系通过所述噪声分量的物理模型至少部分地基于所述噪声分量的椭圆度来描述。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述至少一个处理器还被配置为将所述地震波场建模为一个或多个基函数的总和。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个处理器还被配置为由多信道成本函数和单信道成本函数中的一者或多者确定最优波数和振幅。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个处理器还被配置为将所述噪声分量的所述物理模型与一个或多个空间梯度中的一者或多者应用于所述一个或多个基函数。
11.根据权利要求7所述的系统，其中所述至少一个处理器还被配置为确定所述第一信道与所述第二信道之间的相移。
12.根据权利要求7所述的系统，其中所述至少一个处理器还被配置为由所述地震波场在相对于地表比所述第二信道大的深度处的附加的水平平移分量，以及所述第二信道与第三信道之间的指数振幅衰减，推导出所述多个信道中的所述第三信道。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述至少一个处理器还被配置为至少部分地基于所述振幅衰减来估计所述地震波场的空间梯度。
14.根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个处理器还被配置为由所述地震波场的旋转分量推导出所述多个信道中的所述第二信道。
15.一种用于对地震波场进行多分量噪声衰减的方法，包括：
在一个或多个计算设备处，在多个信道中的至少一个信道上接收来自一个或多个地震传感器站的、与地震波场相关联的地震数据；
基于以下识别所述多个信道中的所述至少一个信道上的噪声分量：
所述地震波场的模型，所述模型被表示为一个或多个基函数的总和；
基于多信道成本函数或单信道成本函数确定的最优波数和振幅；以及
至少部分地基于从所述一个或多个地震传感器站接收的所述地震数据来衰减所述多个信道中的所述至少一个信道上的所述噪声分量。
16.根据权利要求15所述的方法，其中识别所述至少一个信道上的所述噪声分量包括由所述地震波场的竖直平移分量推导出所述多个信道中的第一信道，以及由所述地震波场的水平平移分量推导出所述多个信道中的第二信道。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一信道与所述第二信道之间的关系通过所述噪声分量的物理模型，至少部分地基于所述噪声分量的椭圆度来描述。
18.根据权利要求17所述的方法，其中识别所述至少一个信道上的所述噪声分量包括将所述噪声分量的所述物理模型与一个或多个空间梯度中的一者或多者应用于所述一个或多个基函数。
19.根据权利要求16所述的方法，其中识别所述至少一个信道上的所述噪声分量包括确定所述第一信道与所述第二信道之间的相移。
20.根据权利要求16所述的方法，其中识别所述至少一个信道上的所述噪声分量包括由所述地震波场在相对于地表比所述第二信道大的深度处的水平平移分量，以及所述第二信道与第三信道之间的指数振幅衰减，推导出所述多个信道中的所述第三信道。
21.根据权利要求15所述的方法，其中识别所述至少一个信道上的所述噪声分量包括由所述地震波场的竖直平移分量推导出所述多个信道中的第一信道，以及由所述地震波场的旋转分量推导出所述多个信道中的第二信道。
22.一种包括计算设备的系统，所述计算设备具有至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为：
在多个信道中的至少一个信道上接收来自一个或多个地震传感器站的、与地震波场相关联的地震数据；
识别所述多个信道中的所述至少一个信道上的噪声分量；
将所述地震波场建模为一个或多个基函数的总和；
由所述地震波场的竖直平移分量推导出所述多个信道中的第一信道，以及由所述地震波场的旋转分量推导出所述多个信道中的第二信道，其中，由所述地震波场在相对于地表比所述第二信道大的深度处的水平平移分量以及所述第二信道与第三信道之间的指数振幅衰减，基于所述多个信道中的第三信道，来识别所述至少一个信道上的噪声分量；以及
至少部分地基于从所述一个或多个地震传感器站接收的所述地震数据来衰减所述多个信道中的所述至少一个信道上的所述噪声分量。
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