CN110612461A - 降低表面散射噪声 - Google Patents

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Abstract

一种降低表面散射噪声的方法，包括：接收与海洋区域相关联的地震数据，其中，海洋区域包括海底、海底上方的包括水在内的第一区域、以及海底下方的包括地球地下层在内的第二区域，并且所接收的地震数据包括从地球地下层反射的信号、以及从海底和海面反射的表面散射噪声；确定针对第一区域的水流速度；确定海底的测深值；基于所确定的水流速度和测深值，确定针对海洋区域的速度模型；基于所确定的速度模型和地震源信号的小波函数，通过求解波动方程来计算表面散射噪声；以及通过从所接收的地震数据中减去所计算的表面散射噪声来确定从地球地下层反射的信号。

Description

降低表面散射噪声
要求优先权
本申请要求于2017年2月27日递交的美国专利申请No.62/463,988以及于2018年1月8日递交的美国专利申请No.15/864,286的优先权，这两个专利的全部内容通过引入并入本文。
技术领域
本公开涉及地震数据处理，并且更具体地涉及降低表面散射噪声。
背景技术
海洋地震勘探可以用于估计海底下的地球地下层的性质，并预测可能的油或气的位置以用于勘探活动。例如，海洋地震船可以携带地震能量源(例如，气枪或水枪)，以产生传播到海水和地球地下层中的声信号或波。声信号可以被地球地下层反射，例如，被地下层之间的界面处的地震反射体(seismic reflector)反射。地震能量源可以随着船移动在不同的位置处产生声信号。反射信号可以由称为水听器的接收器阵列记录，水听器附接到地震船拖曳的绳索(line)上。对记录的信号(也称为地震数据)进行处理以估计地下层的性质。
发明内容
本公开描述了用于降低表面散射衍射噪声的方法和系统，包括计算机实现的方法、计算机程序产品和计算机系统。
在实现中，与海洋区域相关联地接收地震数据，其中海洋区域包括海底、海底上方的包括水在内的第一区域和海底下方的包括地球地下层在内的第二区域。所接收的地震数据包括从地球地下层反射的信号、和从海底和海面反射的表面散射噪声。确定针对第一区域的水流速度和海底的测深值。基于所确定的水流速度和测深值，确定针对海洋区域的速度模型。基于所确定的速度模型和地震源信号的小波函数，通过求解波动方程来计算表面散射噪声。通过从所接收的地震数据中减去所计算的表面散射噪声来确定从地球地下层反射的信号。
前述实现是使用如下项可实现的计算机实现的方法；存储用于执行计算机实现的方法的计算机可读指令的非暂时性计算机可读介质；以及计算机实现的系统，该计算机实现的系统包括可互操作地与硬件处理器耦接的计算机存储器，硬件处理器被配置为执行该计算机实现的方法/存储在非暂时性计算机可读介质上的指令。
本说明书中描述的主题可以通过降低表面散射噪声来增强地震数据。增强的地震数据可以用于更好地估计地球地下层的性质以用于油气勘探。其他优点对于本领域普通技术人员将是明显的。
本说明书的主题的一个或多个实现的细节在附图和描述中阐述。通过说明书、附图和权利要求书，所述主题的其他特征、方面和优点将变得明显。
附图说明
图1是示出了根据一些实现的用于降低表面散射噪声的示例方法的流程图。
图2示出了根据一些实现的用于降低表面散射噪声的速度模型和地震数据的示例。
图3是示出了根据一些实现的用于提供与如本公开中描述的算法、方法、功能、处理、流程和过程相关联的计算功能的示例计算机系统的框图。
各附图中相似的附图标记和标号指示相似的要素。
具体实施方式
以下详细描述描述了降低表面散射噪声，并且被呈现为使得本领域技术人员能够在一个或多个具体实现的上下文中做出和使用所公开的主题。对公开的实现的各种修改、改变和排列可以实现并且对本领域技术人员而言将显而易见，并且在不脱离本公开的范围的情况下，所定义的总的原理可以适用于其他实现和应用。因此，本公开并非意在限于所描述的或示出的实现，而应赋予与所公开的原理和特征一致的最宽范围。
海洋地震勘探使用反射的地震波来估计地球地下地层(earth subsurfaceformation)。所记录的反射的波(即，地震数据)不仅可以包括由地下层之间的界面反射的期望信号，还可以包括由海底和海面反射的不期望的信号。由海底和海面反射的信号也称为表面散射噪声。例如，表面散射噪声可以包括由海底实现的反射以及在海底和海面之间实现的多个反射。当海底的测深快速变化时，表面散射噪声通常很强。强噪声会严重劣化地震数据的质量，并阻碍对地下图像的解释。
现有的方法对于针对具有高低不平的测深的浅水降低表面散射噪声来说无效。例如，可以使用射线跟踪来预测表面散射噪声，但其不足以对多路径散射的物理现象(physics)进行建模。当散射复杂或在采集时没有完全覆盖源位置和接收器位置时，其他方法(例如，表面相关多次波消除(SRME)和浅水去多次波(SWD))变得不适当。因此，期望开发一种用于降低地震数据中的表面散射噪声的有效方法。
在较高层面上，所描述的方法预测表面散射噪声，并从地震数据中减去所预测的噪声。由于可以精确地测量海底测深，因此可以基于海底测深、水流速度和地震源小波，通过散射的波对表面散射噪声进行建模。可以基于海底测深、水流速度和地震源小波通过数值求解波动方程(wave equation)来计算表面散射噪声。基于维纳滤波自适应地从地震数据中减去所计算的噪声。所描述的方法可以模拟沿所有方向的散射能量，并且可适用于任何种类的采集观测系统(acquisition geometry)。
图1是根据一些实现的用于降低表面散射噪声的示例方法100的流程图。为了说明的清楚，下面的描述在本说明书中的其他附图的上下文下在总体上描述了方法100。例如，方法100可以由图3中描述的计算机系统执行。然而，应理解，方法100可以例如视情况由任何合适的系统、环境、软件和硬件、或系统、环境、软件和硬件的组合来执行。在一些实现中，方法100的各个步骤可以并行、组合、循环或以任何顺序运行。
方法100开始于块102，在块102中，接收与海洋区域相关联的地震数据。海洋区域包括海底、海底上方的包括水的第一区域、和海底下方的包括地球地下层的第二区域。例如，地震数据是通过将地震源波从地震能量源(例如，气枪)发送到海洋区域中并对由海洋区域反射的地震波数字采样而产生的。地震数据捕获反射的波作为时间的函数。地震数据可以包括反射的波的幅度、相位或两者。所接收的地震数据可以包括从地球地下层反射的波、和从海底和海面反射的表面散射噪声。在一些情况下，如果海洋区域中的海底的测深快速变化，则表面散射噪声会很强，因此降低表面散射噪声是令人感兴趣的。例如，如果海底的测深值的变化量(variance)超过阈值，则海底的测深快速变化。
在块104处，可以确定针对第一区域的水流速度。在一些实现中，可以测量在第一区域中的不同位置处的水流速度，并且可以将这些不同位置下的平均速度用作针对第一区域的水流速度。在一些情况下，速度包括速度值和速度方向两者。
在块106处，可以确定海底的测深值。例如，可以使用一些测量工具或方法来测量海底的测深值。
在块108处，基于所确定的水流速度和测深值，可以确定针对海洋区域的两层速度模型。两层速度模型包括针对第一区域的第一速度和针对第二区域的第二速度，其中第一区域和第二区域之间的边界通过来自块106的海底的测深值来确定。在速度模型中，将针对第一区域的第一速度设置为在块104处确定的水流速度，并且将针对第二区域的第二速度设置为具有预定义速度值和竖直速度方向的竖直恒定速度。换句话说，将海底以下的地震速度性质设置为竖直恒定速度。在一些实现中，针对第二区域的预定义速度值不同于针对第一区域的水流速度值，例如，预定义速度值可以大于针对第一区域的水流速度值。在一些实现中，速度模型使用针对第一区域中的位置的第一速度和针对第二区域中的位置的第二速度。
在块110处，基于所确定的地震源信号的速度模型和小波函数，通过求解波动方程来计算表面散射噪声。例如，可以通过求解以下三维(3D)声波动方程来对海洋区域中的任何空间定位或位置处的表面散射噪声进行建模：
其中(xs，ys，zs)表示地震能量源的空间位置(即，气枪的发射位置)，δ(xs，ys，zs)是狄拉克δ函数，其在除该空间位置(xs，ys，zs)以外的各个位置处均为零，s(t)是地震源波的源小波函数，p(x，y，z，t)(为简便起见，其在方程(1)中表示为p)是空间位置(x，y，z)处的表面散射噪声，并且c(x，y，z)(为简便起见，其在方程(1)中表示为c)是基于在块108处的速度模型的空间位置(x，y，z)处的速度。例如，如果空间位置(x，y，z)在海洋区域的第一区域中，则将c设置为速度模型中的第一区域的水流速度。如果空间位置(x，y，z)在海洋区域的第二区域中，则将c设置为速度模型中的第二区域的竖直恒定速度。在一些实现中，源小波函数可以是雷克小波，例如在方程(1)中，是p(x，y，z，t)关于时间t的二阶偏导数，并且是拉普拉斯算子。可以使用诸如有限差分、时域有限差分、伪谱、有限元方法、频谱要素以及与本公开一致的其他数值方法之类的数值方法来数值求解方程(1)以预测表面散射噪声p(x，y，z，t)。在从方程(1)求解出p(x，y，z，t)之后，可以通过下式获得接收器位置(xr，yr，zr)处的表面散射噪声：
r(xr，yr，zr，t)＝δ(xr，yr，zr)p(x，y，z，t) (2)
其中r(xr，yr，zr，t)表示要从地震数据中减去的接收器处的表面散射噪声，δ(xr，yr，zr)是狄拉克δ函数，其在除了空间位置(xr，yr，zr)以外的各个位置处均为零。在一些实现中，方程(1)和(2)中的源位置和接收器位置(xs，ys，zs)和(xr，yr，zr)与在现场采集中使用的源位置和接收器位置相同。通过使用两层速度模型求解声波动方程，所得到的解将包括直射波和散射噪声，而不会产生测深以下的反射信号。
在块112处，通过从地震数据中减去表面散射噪声来确定从地球地下层反射的信号。例如，在每个接收器位置处，从在相同位置处接收的地震数据中减去在该位置处的预测表面散射噪声。可以通过使用自适应滤波器(例如，维纳滤波器或与本公开一致的其他自适应滤波器)来从地震数据中自适应地减去表面散射噪声。例如，在接收器位置(xr，yr，zr)处，可以通过最小化以下目标函数来计算维纳滤波器的系数：
其中f(t)表示维纳滤波器的系数，n(t)是接收器位置(xr，yr，zr)处的表面散射噪声(即，方程(2)中的r(xr，yr，zr，t))，d(t)是在接收器位置(xr，yr，zr)处接收的地震数据，并且*表示卷积运算。滤波器系数f(t)使地震数据d(t)与在不同采样时刻求和的经滤波的表面散射噪声f(t)*n(t)之间的差异最小化。滤波器系数f(t)可以通过莱文森递归算法或与本公开一致的其他递归算法来求解。在一些实现中，可以通过d(t)-f(t)*n(t)获得从地球地下层反射的期望信号。
图2示出了根据一些实现的用于降低表面散射噪声的速度模型和地震数据200的示例。图2包括三个子图(a)、(b)和(c)。在子图(a)、(b)和(c)中，顶部数字202、204和206示出了针对海洋区域的速度，其中水平轴表示地震能量源位置与接收器位置之间的距离，竖直轴表示深度，并且不同的灰度水平表示不同的速度值。底部数字208、210和212示出地震数据，其中竖直轴表示时间，并且水平轴表示地震能量源位置与接收器位置之间的距离(与顶部数字202、204和206相同)。在子图(a)中，顶部数字202示出了具有海底214的海洋区域的真实速度，并且底部数字208示出了在大约10秒的持续时间和大约16公里的距离内接收到的地震数据。在一些情况下，替代来自现场采集的真实数据，图208中的地震数据可以被计算为基于顶部数字202中的速度产生的合成数据。在子图(c)中，顶部数字206示出了两层速度模型，其包括针对海底216上方的区域的水流速度和针对海底216下方的区域的竖直恒定速度。海底216上方和下方的区域具有不同的灰度水平，从而示出了针对两个区域的两个不同的速度值。底部数字212示出了预测的不期望的表面散射噪声，其是使用方程(1)和(2)基于顶部数字206中的两层速度模型而预测的。在顶部数字206中，海底216与海底214相同，但是去除了海底下方的反射。静默(Muting)内部反射体可以消除表面散射噪声。在子图(b)中，底部数字210示出了在例如基于方程(3)中的目标函数从底部数字208中的地震数据中自适应地去除底部数字212中的表面散射噪声之后的期望的反射信号。在一些情况下，底部数字210和212中的数据之和等于底部数字208中的数据。
图3是根据实现的用于提供与如本公开中描述的所述算法、方法、功能、处理、流程和过程相关联的计算功能的示例计算机系统300的框图。示出的计算机302旨在包括任何计算设备，例如服务器、台式计算机、膝上型/笔记本计算机、无线数据端口、智能电话、个人数字助理(PDA)、平板计算设备、这些设备内的一个或多个处理器、或任何其他合适的处理设备(包括计算设备的物理或虚拟实例(或这两者))。附加地，计算机302可以包括计算机，该计算机包括可以接受用户信息的输入设备(例如键区、键盘、触摸屏或其他设备)以及输出设备，该输出设备传达与计算机302的操作相关联的信息，包括数字数据、视觉或音频信息(或信息的组合)或图形用户界面(GUI)。
计算机302可以用作用于执行本公开中描述的主题的计算机系统的客户端、网络组件、服务器、数据库或其他持久性或任何其他组件(或它们的组合)。示出的计算机302可通信地与网络330耦接。在一些实现中，计算机302的一个或多个组件可以被配置为在包括基于云计算、局部、全局、或其他环境在内的环境(或者环境的组合)中操作。
在较高层面上，计算机302是可操作用于接收、发送、处理、存储或管理与所描述的主题相关联的数据和信息的电子计算设备。根据一些实现，计算机302还可以包括或可通信地耦接到应用服务器、电子邮件服务器、web服务器、缓存服务器、流传输数据服务器或其他服务器(或服务器的组合)。
计算机302可以通过网络330从客户端应用(例如，在另一计算机302上执行的应用)接收请求，并通过使用适当的软件应用处理所接收的请求来响应所接收的请求。此外，还可以从内部用户(例如，从命令控制台或通过其他适当的访问方法)、外部或第三方、其他自动化应用以及任何其他适当的实体、个人、系统或计算机向计算机302发送请求。
计算机302的每个组件可以使用系统总线303进行通信。在一些实现中，计算机302的任何或所有组件(硬件或软件(或硬件和软件的组合))可以使用应用编程接口(API)312或服务层313(或API 312和服务层313的组合)，通过系统总线303彼此交互或与接口304(或两者的组合)交互。API 312可以包括针对例程、数据结构和对象类的规范。API 312可以是独立于或依赖于计算机语言，并且指的是完整的接口、单个功能或甚至是一组API。服务层313向计算机302或可通信地耦接到计算机302的其他组件(无论是否被示出)提供软件服务。计算机302的功能可以对于使用该服务层的所有服务消费者是可访问的。软件服务(例如由服务层313提供的软件服务)通过定义的接口提供可重用的、定义的业务功能。例如，接口可以是以JAVA、C++或以可扩展标记语言(XML)格式或其他合适格式提供数据的其他合适语言编写的软件。尽管被示为计算机302的集成组件，但是备选实施方式可以将API 312或服务层313示作为相对于计算机302的其他组件或可通信地耦接到计算机302的其他组件(无论是否被示出)的独立组件。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，API 312或服务层313的任何或所有部分可以被实现为另一软件模块、企业应用或硬件模块的子模块或副模块。
计算机302包括接口304。尽管在图3中被示为单个接口304，但是可以根据计算机302的特定需要、期望或特定实现而使用两个或更多个接口304。接口304被计算机302用于与分布式环境中的连接到网络330的其他系统通信(无论是否示出)。通常，接口304包括以软件或硬件(或软件和硬件的组合)编码的逻辑，并且可操作用于与网络330通信。更具体地，接口304可以包括支持与通信相关联的一个或多个通信协议的软件，使得网络330或接口的硬件可操作用于在所示出的计算机302内部和外部传送物理信号。
计算机302包括处理器305。尽管在图3中被示为单个处理器305，但是可以根据计算机302的特定需要、期望或特定实现而使用两个或更多个处理器。通常，处理器305执行指令并操纵数据，以执行计算机302的操作以及如本公开中所描述的任何算法、方法、功能、处理、流程和过程。
计算机302还包括可以保存用于计算机302或可以连接到网络330(无论是否被示出)的其他组件(或两者的组合)的数据的数据库306。例如，数据库306可以是存储与本公开一致的数据的内部存储器、常规或其他类型的数据库。在一些实现中，根据计算机302的特定需要、期望或特定实现和所描述的功能，数据库306可以是两个或更多个不同数据库类型(例如，混合的内部存储器和常规数据库)的组合。尽管在图3中被示出为单个数据库306，但是可以根据计算机302的特定需要、期望或特定实现和所描述的功能而使用两个或更多个数据库(相同类型的数据库或多种类型的组合)。尽管数据库306被示出为计算机302的集成组件，但是在备选实施方式中，数据库306可以在计算机302的外部。如图所示，数据库306保持先前描述的所接收的地震数据316、海底的测深数据318、和两层速度模型320。
计算机302还包括存储器307，其可以保存用于计算机302或可以连接到网络330的其他组件(无论是否被示出)(或两者的组合)的数据。例如，存储器307可以是存储与本公开一致的数据的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光、磁存储器等。在一些实现中，根据计算机302的特定需要、期望或特定实现和所描述的功能，存储器307可以是两个或更多个不同类型的存储器的组合(例如，RAM和磁存储器的组合)。尽管在图3中被示出为单个存储器307，但是可以根据计算机302的特定需要、期望或特定实现和所描述的功能而使用两个或更多个存储器307(相同类型的存储器或多种类型的组合)。尽管存储器307被示为计算机302的集成组件，但是在备选实施方式中，存储器307可以在计算机302的外部。
应用308是根据计算机302的特定需要、期望或特定实现提供功能(尤其是关于本公开中描述的功能)的算法软件引擎。例如，应用308可以用作一个或多个组件、模块或应用。此外，尽管被示为单个应用308，但是应用308可以被实现为计算机302上的多个应用308。此外，尽管被示出为与计算机302集成在一起，但是在备选实施方式中，应用308可以在计算机302的外部。
可以存在与包含计算机302的计算机系统相关联或在其外部的任何数量的计算机302，每个计算机302通过网络330进行通信。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，术语“客户端”、“用户”和其他适当的术语可以视情况互换使用。此外，本公开预期许多用户可以使用一个计算机302，或者一个用户可以使用多个计算机302。
所描述的主题的实现可以单独或组合地包括一个或多个特征。
例如，在第一实现中，一种方法包括：通过硬件处理器接收与海洋区域相关联的地震数据，其中，海洋区域包括海底、海底上方的包括水在内的第一区域以及海底下方的包括地球地下层在内的第二区域，其中，通过使用传播到海洋区域中的地震源信号来产生地震数据，其中，海洋区域反射地震源信号，并且其中，所接收的地震数据包括从地球地下层反射的信号、以及从海底和海面反射的表面散射噪声；通过硬件处理器确定针对第一区域的水流速度；通过硬件处理器确定海底的测深值；基于所确定的水流速度和测深值，通过硬件处理器确定针对海洋区域的速度模型；基于所确定的速度模型和地震源信号的小波函数，通过硬件处理器通过求解波动方程来计算表面散射噪声；以及通过硬件处理器通过从所接收的地震数据中减去表面散射噪声来确定从地球地下层反射的信号。
先前和其他所述实现可以各自可选地包括以下特征中的一个或多个：
与以下特征中的任一特征可组合的第一特征，其中，确定针对第一区域的水流速度包括测量水流速度。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第二特征，其中，确定海底的测深值包括测量测深值。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第三特征，确定针对海洋区域的速度模型包括使用所确定的针对第一区域的水流速度和针对第二区域的预定速度。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第四特征，其中，针对第二区域的预定速度是竖直速度。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第五特征，其中，针对第二区域的预定速度具有与所确定的针对第一区域的水流速度不同的速度值。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第六特征，其中，针对第二区域的预定速度具有比所确定的针对第一区域的水流速度大的速度值。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第七特征，其中，波动方程是三维声波动方程。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第八特征，其中，求解波动方程包括使用数值算法来求解波动方程。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第九特征，其中，从所接收的地震数据中减去表面散射噪声包括：使用自适应滤波器以自适应地从所接收的地震数据中减去表面散射噪声。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第十特征，其中，自适应地从所接收的地震数据中减去表面散射噪声包括：使用自适应滤波器对表面散射噪声进行滤波；以及从所接收的地震数据中减去滤波后的表面散射噪声。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第十一特征，其中，自适应滤波器使用目标函数，该目标函数减小了滤波后的表面散射噪声与所接收的地震数据之间的差异。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第十二特征，其中，自适应滤波器是维纳滤波器。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第十三特征，其中，海底的测深变化超过预定义阈值。
在第二实现中，一种系统包括：计算机存储器；以及硬件处理器，可互操作地与计算机存储器耦接并且被配置为执行包括以下项的操作：接收与海洋区域相关联的地震数据，其中，海洋区域包括海底、海底上方的包括水在内的第一区域以及海底下方的包括地球地下层在内的第二区域，其中，通过使用传播到海洋区域中的地震源信号来产生地震数据，其中，海洋区域反射地震源信号，并且其中，所接收的地震数据包括从地球地下层反射的信号、以及从海底和海面反射的表面散射噪声；确定针对第一区域的水流速度；确定海底的测深值；基于所确定的水流速度和测深值，确定针对海洋区域的速度模型；基于所确定的速度模型和地震源信号的小波函数，通过求解波动方程来计算表面散射噪声；以及通过从所接收的地震数据中减去表面散射噪声来确定从地球地下层反射的信号。
先前和其他所述实现可以各自可选地包括以下特征中的一个或多个：
与以下特征中的任一个特征可组合的第一特征，其中，确定针对海洋区域的速度模型包括使用所确定的针对第一区域的水流速度并且使用针对第二区域的预定速度，并且其中，针对第二区域的预定速度是竖直速度。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第二特征，其中，从所接收的地震数据中减去表面散射噪声包括使用自适应滤波器以自适应地从所接收的地震数据中减去表面散射噪声，并且其中，自适应地从所接收的地震数据中减去表面散射噪声包括：使用自适应滤波器对表面散射噪声进行滤波；以及从所接收的地震数据中减去滤波后的表面散射噪声。
在第三实现中，一种非暂时性计算机可读介质，其存储一个或多个指令，所述指令可由计算机系统执行以执行包括以下项的操作：接收与海洋区域相关联的地震数据，其中，海洋区域包括海底、海底上方的包括水在内的第一区域以及海底下方的包括地球地下层在内的第二区域，其中，通过使用传播到海洋区域中的地震源信号来产生地震数据，其中，海洋区域反射地震源信号，并且其中，所接收的地震数据包括从地球地下层反射的信号、以及从海底和海面反射的表面散射噪声；确定针对第一区域的水流速度；确定海底的测深值；基于所确定的水流速度和测深值，确定针对海洋区域的速度模型；基于所确定的速度模型和地震源信号的小波函数，通过求解波动方程来计算表面散射噪声；以及通过从所接收的地震数据中减去表面散射噪声来确定从地球地下层反射的信号。
先前和其他所述实现可以各自可选地包括以下特征中的一个或多个：
与以下特征中的任一个特征可组合的第一特征，其中，确定针对海洋区域的速度模型包括使用所确定的针对第一区域的水流速度并且使用针对第二区域的预定速度，并且其中，针对第二区域的预定速度是竖直速度。
与先前或以下特征中的任一个特征可组合的第二特征，其中，从所接收的地震数据中减去表面散射噪声包括使用自适应滤波器以自适应地从所接收的地震数据中减去表面散射噪声，并且其中，自适应地从所接收的地震数据中减去表面散射噪声包括：使用自适应滤波器对表面散射噪声进行滤波；以及从所接收的地震数据中减去滤波后的表面散射噪声。
在本说明书中描述的主题和功能操作的实现可以实现在下述形式中：数字电子电路、有形体现的计算机软件或固件、计算机硬件，包括在本说明书中公开的结构及其结构等同物、或它们中的一个或多个的组合。在本说明书中描述的主题的实现可以被实现为一个或多个计算机程序，即，在有形的非暂时性计算机可读计算机存储介质上编码的计算机程序指令的一个或多个模块，以用于被数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作。备选地或附加地，程序指令可以编码在人工产生的传播信号(例如，机器产生的电、光或电磁信号)中/上，所述信号被产生以对信息进行编码以传输到合适的接收器装置，以供数据处理装置执行。计算机存储介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、随机或串行存取存储器设备、或计算机存储介质的组合。
术语“实时”、“实时(快速)(RFT)”、“接近实时(NRT)”、“准实时”或类似术语(如本领域的普通技术人员所理解的)意味着动作和响应在时间上接近，使得个人感知动作和响应实质上同时发生。例如，在个人做出了访问数据的动作之后对数据显示的响应的时间差(或用于启动显示)可以小于1ms、小于1秒或小于5秒。尽管所请求的数据不需要被即时显示(或启动以显示)，但是考虑到所描述的计算系统的处理限制和例如收集、精确测量、分析、处理、存储或发送数据所需的时间，在没有任何有意的延迟的情况下显示(或启动以显示)该数据。
术语“数据处理装置”、“计算机”或“电子计算机设备”(或本领域普通技术人员所理解的等同物)是指数据处理硬件，并且包括用于处理数据的各种装置、设备和机器，例如包括可编程处理器、计算机、或多个处理器或计算机。所述装置还可以是专用逻辑电路或还可以包括专用逻辑电路，例如，中央处理单元(CPU)、FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。在一些实现中，数据处理装置或专用逻辑电路(或数据处理装置或专用逻辑电路的组合)可以基于硬件或基于软件(或基于硬件和基于软件两者的组合)。可选地，装置可以包括为计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或者执行环境的组合的代码。本公开预期具有或不具有常规操作系统(例如LINUX、UNIX、WINDOWS、MAC OS、ANDROID、IOS或任何其他合适的常规操作系统)的数据处理装置的使用。
可以以任何形式的编程语言来编写计算机程序(也可以称作或描述为程序、软件、软件应用、模块、软件模块、脚本或代码)，所述编程语言包括：编译或解译的语言、或者声明或程序语言，并且可以以任何形式来部署计算机程序，包括部署为单独的程序或者部署为适合于用于计算环境的模块、组件、子例程、或者其他单元。计算机程序可以但不是必须与文件系统中的文件相对应。程序可以存储在保持其他程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中、存储在专用于所讨论的程序的单个文件中、或者存储在多个协同文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码的一部分的文件)中。计算机程序可以被部署为在一个计算机上或者在位于一个站点或分布在多个站点并且通过通信网络互连的多个计算机上执行。尽管各图中所示的程序的部分被示为通过各种对象、方法或其他处理实现各种特征和功能的单独的模块，但是视情况程序可以替代地包括多个子模块、第三方服务、组件、库等。相反，各种组件的特征和功能可以视情况组合成单个组件。可以统计地、动态地或者统计地且动态地确定用于进行计算确定的阈值。
本说明书中描述的方法、处理或逻辑流可以由一个或多个可编程计算机来执行，所述一个或多个可编程计算机执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行运算并且产生输出来执行功能。方法、处理或逻辑流也可以由专用逻辑电路(例如CPU、FPGA或ASIC)来执行，并且装置也可以实现为专用逻辑电路(例如CPU、FPGA或ASIC)。
适合于执行计算机程序的计算机可以基于通用或专用微处理器、这两者或任何其他类型的CPU。通常，CPU将从只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)或者这二者接收指令和数据。计算机的必不可少的元件是用于执行指令的CPU和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)，或可操作耦接到所述一个或多个大容量存储设备以便从其接收或向其发送数据，或者这两者。然而，计算机不需要具有这些设备。此外，计算机可以嵌入在另一设备中，例如，移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏机、全球定位系统(GPS)接收器或者便携式存储设备(例如，通用串行总线(USB)闪存驱动器)，这仅是举几个例子。
适合于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质(视情况为暂时或非暂时的)包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，其包括例如半导体存储器设备(例如，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)和闪存设备)；磁盘(例如内部硬盘或可移动盘)；磁光盘；以及CD ROM、DVD+/-R、DVD-RAM和DVD-ROM盘。存储器可以存储各种对象或数据，包括：高速缓存区、类(class)、框架、应用、备份数据、工作、网页、网页模板、数据库表格、存储动态信息的知识库、以及包括任何参数、变量、算法、指令、规则、约束或对其的引用在内的任何其他适当的信息。此外，存储器可以包括任何其他适当的数据，比如日志、策略、安全或访问数据、报告文件等等。处理器和存储器可以由专用逻辑电路来补充或者并入到专用逻辑电路中。
为了提供与用户的交互，本说明书中描述的主题的实现可以实现在计算机上，该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备(例如，CRT(阴极射线管)、LCD(液晶显示器)、LED(发光二极管)或等离子监视器)和用户可以向计算机提供输入的键盘和指点设备(例如，鼠标、轨迹球或轨迹板)。还可以使用触摸屏(诸如具有压敏性的平板计算机表面、使用电容或电感测的多点触摸屏或其他类型的触摸屏)向计算机提供输入。其他类型的设备也可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈，例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；以及可以以任何形式(包括声音、语音或触觉输入)来接收来自用户的输入。此外，计算机可以通过向用户使用的设备发送文档和从该设备接收文档来与用户交互；例如，通过响应于从用户客户端设备上的web浏览器接收到的请求而向所述web浏览器发送网页，来与用户交互。
术语“图形用户界面”或GUI可以以单数或复数形式使用，以描述一个或多个图形用户界面以及特定图形用户界面的每一次显示。因此，GUI可以表示任何图形用户界面，包括但不限于web浏览器、触摸屏或处理信息并且有效地向用户呈现信息结果的命令行界面(CLI)。通常，GUI可以包括多个用户界面(UI)要素，其中一些或全部与web浏览器相关联，例如交互式字段、下拉列表和按钮。这些和其他UI要素可以与web浏览器的功能相关或表示web浏览器的功能。
本说明书中描述的主题的实现可以实现在计算系统中，该计算系统包括后端组件(例如，数据服务器)、或包括中间件组件(例如，应用服务器)、或者包括前端组件(例如，具有用户通过其可以与本说明书中描述的主题的实现进行交互的图形用户界面或者web浏览器的客户端计算机)、或者一个或多个此类后端组件、中间件组件或前端组件的任何组合。系统的组件可以通过任何形式的有线或无线数字数据通信(或数据通信的组合)或者有线或无线数字数据通信的任何介质(例如通信网络)互相连接。通信网络的示例包括局域网(LAN)、无线电接入网络(RAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、全球微波接入互操作性(WIMAX)、使用例如802.11a/b/g/n或802.20(或802.11x和802.20的组合或与本公开一致的其他协议)的无线局域网(WLAN)、互联网的全部或一部分、或一个或多个位置处的任何其他通信系统(或通信网络的组合)。网络可以在网络地址之间传输例如互联网协议(IP)分组、帧中继帧、异步传输模式(ATM)小区、语音、视频、数据或其他合适的信息(或通信类型的组合)。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般彼此远离并且通常通过通信网络进行交互。客户端和服务器的关系通过在相应计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生。
尽管本说明书包含许多特定的实现细节，然而这些细节不应被解释为对任何发明的范围或可以要求保护的事项的范围构成限制，而是用于描述特定于具体发明的具体实现的特征。在单个实现中，还可以组合实现本说明书中在独立实现的上下文中描述的某些特征。相反的，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现中单独实现，或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管前述特征可以被描述为在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。
已经描述了本主题的特定实现。对于本领域技术人员显而易见的是，所描述的实现的其他实现、改变和置换在所附权利要求的范围内。尽管在附图或权利要求中以特定顺序描述了操作，但这不应被理解为：为了实现期望的结果，要求按所示的特定顺序或按相继的顺序来执行这些操作，或者要求执行所有所示的操作(一些操作可以看作是可选的)。在一些情况下，多任务或并行处理(或者多任务和并行处理的组合)可以是有利的并且视情况来执行。
此外，在前述的实现中的各种系统模块和组件的分离或集成不应被理解为在所有实现中要求这样的分离或集成，并且应该理解的是，所描述的程序组件和系统一般可以一起集成在单个软件产品中或封装为多个软件产品。
因此，前述示例实现不限定或限制本公开。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，还可以存在其他改变、替换和变化。
此外，任何要求保护的实现被认为适用于至少一种计算机实现的方法；存储用于执行计算机实现的方法的计算机可读指令的非暂时性计算机可读介质；以及计算机系统，该计算机系统包括与硬件处理器可互操作地耦接的计算机存储器，所述硬件处理器被配置为执行计算机实现的方法或存储在非暂时性计算机可读介质上的指令。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
通过硬件处理器接收与海洋区域相关联的地震数据，其中，所述海洋区域包括海底、海底上方的包括水在内的第一区域以及海底下方的包括地球地下层在内的第二区域，其中，通过使用传播到所述海洋区域中的地震源信号来产生所述地震数据，其中，所述海洋区域反射所述地震源信号，并且其中，所接收的地震数据包括从所述地球地下层反射的信号、以及从海底和海面反射的表面散射噪声；
通过所述硬件处理器确定针对所述第一区域的水流速度；
通过所述硬件处理器确定海底的测深值；
基于所确定的水流速度和所述测深值，通过所述硬件处理器确定针对所述海洋区域的速度模型；
基于所确定的速度模型和所述地震源信号的小波函数，通过所述硬件处理器通过求解波动方程来计算所述表面散射噪声；以及
通过所述硬件处理器通过从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声来确定从所述地球地下层反射的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定针对所述第一区域的水流速度包括测量所述水流速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定海底的测深值包括测量测深值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定针对所述海洋区域的速度模型包括：使用所确定的针对所述第一区域的水流速度并且使用针对所述第二区域的预定速度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，针对所述第二区域的所述预定速度是竖直速度。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，针对所述第二区域的所述预定速度具有与所确定的针对所述第一区域的水流速度不同的速度值。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，针对所述第二区域的所述预定速度具有比所确定的针对所述第一区域的水流速度大的速度值。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述波动方程是三维声波动方程。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，求解波动方程包括：使用数值算法来求解所述波动方程。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声包括：使用自适应滤波器以自适应地从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，自适应地从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声包括：
使用所述自适应滤波器对所述表面散射噪声进行滤波；以及
从所接收的地震数据中减去滤波后的表面散射噪声。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述自适应滤波器使用目标函数，所述目标函数减小滤波后的表面散射噪声与所接收的地震数据之间的差异。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述自适应滤波器是维纳滤波器。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，海底的测深变化超过预定义阈值。
15.一种系统，包括：
计算机存储器；以及
硬件处理器，可互操作地与所述计算机存储器耦接并且被配置为执行包括以下项的操作：
接收与海洋区域相关联的地震数据，其中，所述海洋区域包括海底、海底上方的包括水在内的第一区域以及海底下方的包括地球地下层在内的第二区域，其中，通过使用传播到所述海洋区域中的地震源信号来产生所述地震数据，其中，所述海洋区域反射所述地震源信号，并且其中，所接收的地震数据包括从所述地球地下层反射的信号、以及从海底和海面反射的表面散射噪声；
确定针对所述第一区域的水流速度；
确定海底的测深值；
基于所确定的水流速度和所述测深值，确定针对所述海洋区域的速度模型；
基于所确定的速度模型和所述地震源信号的小波函数，通过求解波动方程来计算所述表面散射噪声；以及
通过从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声来确定从所述地球地下层反射的信号。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，确定针对所述海洋区域的速度模型包括使用所确定的针对所述第一区域的水流速度并且使用针对所述第二区域的预定速度，并且其中，针对所述第二区域的所述预定速度是竖直速度。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声包括使用自适应滤波器以自适应地从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声，并且其中，自适应地从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声包括：
使用所述自适应滤波器对所述表面散射噪声进行滤波；以及
从所接收的地震数据中减去滤波后的表面散射噪声。
18.一种非暂时性计算机可读介质，存储一个或多个指令，所述指令能够由计算机系统执行以执行包括以下项的操作：
接收与海洋区域相关联的地震数据，其中，所述海洋区域包括海底、海底上方的包括水在内的第一区域以及海底下方的包括地球地下层在内的第二区域，其中，通过使用传播到所述海洋区域中的地震源信号来产生所述地震数据，其中，所述海洋区域反射所述地震源信号，并且其中，所接收的地震数据包括从所述地球地下层反射的信号、以及从海底和海面反射的表面散射噪声；
确定针对所述第一区域的水流速度；
确定海底的测深值；
基于所确定的水流速度和所述测深值，确定针对所述海洋区域的速度模型；
基于所确定的速度模型和所述地震源信号的小波函数，通过求解波动方程来计算所述表面散射噪声；以及
通过从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声来确定从所述地球地下层反射的信号。
19.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，其中，确定针对所述海洋区域的速度模型包括使用所确定的针对所述第一区域的水流速度并且使用针对所述第二区域的预定速度，并且其中，针对所述第二区域的所述预定速度是竖直速度。
20.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读介质，其中，从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声包括使用自适应滤波器以自适应地从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声，并且其中，自适应地从所接收的地震数据中减去所述表面散射噪声包括：
使用所述自适应滤波器对所述表面散射噪声进行滤波；以及
从所接收的地震数据中减去滤波后的表面散射噪声。
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