CN1479875A - 用来处理地震数据的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种处理在一个接收器处获得的多分量地震数据的方法，包括确定一个适当的分解方案使用。这利用彼此未耦合的波场分量对的存在。如果在第一与第二波场分量之间没有物理耦合，则第一和第二分量不应该同时到达一个接收器位置。该方法包括使用一种初始分解方案把地震数据的一个第一部分，例如一个测试部分，分解成多个波场分量。然后选择应该彼此未耦合的分解数据的第一和第二波场分量，并且确定其乘积。由于分解数据的第一和第二波场分量应该彼此未耦合，所以其乘积应该是零或接近零，并且显著不同于零的乘积指示分解方案是不准确的。

Description

用来处理地震数据的方法和设备

本发明涉及一种用来处理地震数据的方法，更具体地说，涉及一种处理多分量海洋地震数据以便估计海底的性质的方法和传感器校准滤波器。它也涉及一种用来处理地震数据的设备。

图1是一种海洋地震勘察装置的示意说明。在这种装置中，一个地震源1由一个勘察船只2穿过水层(在这种情况下是海水)拖引，并且使之发射不连续的地震能量脉冲。勘察装置包括一个地震传感器3，一般称作“接收器”，用来探测由源1发射的地震能量。在图1中，接收器3布置在海床上。(一种实际的地震勘察装置一般包括多于一个接收器的阵列；例如，在海底绳缆勘察中，把多个接收器固定到一根支撑绳缆上，并且然后在海床上采用绳缆。然而，为了解释容易，仅参考一个接收器解释海洋地震勘察装置的原理。)

地震能量可以沿多条路径从源1传播到接收器3。例如，地震能量可以从源1直接传播到接收器3，并且这条路径在图1中表示为路径4。路径4称作“直接路径”，而沿直接路径4传播的能量称作“直射波”。

另一条从源1到接收器3的地震能量路径涉及在大地内布置的反射器7处的单反射，并且这在图1中表示为路径5。(这条路径也涉及在海床处和在大地内不同层之间的界面处的折射，但为了清晰起见已经省略这种折射。)这条路径称作“主路径”，并且沿这条路径在接收器3处接收的地震能量称作“原始反射”。只有一个反射器表示在图1中，但典型的地震数据包含来自大地内多个不同反射器的原始反射。

不是入射在海床上的所有向下传播地震能量都穿入大地内部，而是一部分向上反射回海水。而且，源1可以发射在经历在海面处的反射后到达接收器的一些向上传播地震能量。这些影响产生地震能量路径，例如在图1中的路径6a和6b，这涉及多于一次穿过海水。这些路径称作“水层反复”路径。

在图1中表示的一般类型的地震勘察装置中从源1到接收器3的多条路径的存在使由接收器3获得的地震数据的分析变得复杂。当分析由接收器3获得的地震数据时，必须区分由原始反射产生的事件、由直射波产生的事件及由水层反复产生的事件。在深水中，在由直射波产生的事件与由水层反复产生的事件之间一般有显著的时间延迟，但在浅水中，由水层反复产生的事件可能在由直射波产生的事件之后非常短时间内出现。

使由接收器3获得的地震数据的分析复杂的另外一个因素是大地的性质不是均匀的。具体地说，在表面或靠近表面处常常有一个其性质可能与下部地质构造9(下文称作“基层”)的性质显著不同的层8。如果例如在地面或靠近地面处有一个比基层疏松的层，则这可能发生。具体地说，地震能量的速度在表面或近表层8中可能显著低于在基层9中，这样一个表面或近表层因而一般称作“低速层”(或LVL)。如果表面或近表层和基层具有相同的地震性质，则这种速度差与记录的传播时间相比将产生地震能量传播时间的移动，并且这些传播时间的移动一般称作“静态移动”或只称作“静态”。

由表面或近表面低速层8产生的静态移动取决于层的厚度，并且取决于地震能量穿过层的传播速度。横向变化通常出现在低速层厚度和穿过层的传播速度中，从而在一个位置处的地震接收器处观察的静态移动可能与在另一个位置处的接收器处观察的静态移动不同。对于第一近似，在一个接收器处记录的整个数据集相对于在另一个接收器处记录的数据提前或延迟一个静态时间移动。

接收器3只可以测量接收地震能量的单个分量。然而，最近接收器3记录多于接收地震能量的一个分量已经变得普遍；例如，接收器可以记录粒子速度和压力(是标量)的x-、y-和z-分量。对多分量海床地震数据获得的兴趣已经显著增加。由于多分量海床记录记录了剪切波(S波)以及P波，所以有可能想象对于P波不透明的通过序列(即气体云)。况且，由于剪切波比P波更清楚地揭示了各向异性的存在，所以多分量记录例如能产生关于地下层的物理性质或关于小规模裂缝的存在和定向的辅助信息。

能处理多分量地震数据以给出关于各种地震参数的信息，或者能分离成一个上行波场和一个下行波场。在处理多分量地震数据中遇到的一个问题是，不正确的传感器校准能导致记录数据的一个分量不如其它分量记录得准确。例如，在接收器安装在支撑绳缆上的场合，在线方向(平和于绳缆)上的粒子速度的分量可以比在正交线方向(垂直于绳缆)上的粒子速度的分量记录得更准确。这个问题称作“向量失真”。

对于允许多分量海床地震数据的分解的滤波器已经有多种提议，例如，由Amundsen，L.和Reitan，A.在“Decomposition of multi-component sea-floor data into up-going and down-going P-and S-waves”，Geophysics，Vol.60，No.2，563-572(1995)中、由Wapenaar，C.P.A等在“Decomposition of multi-component seismic data intoprimary P-and S-wave responses”，Geophys.Prosp.，Vol.38，633-661中、及由Amundsen，L.等在“Multiple attenuation and P/S splitting ofmulti-component OBC data at a heterogeneous sea floor”，WaveMotion，vol 32，67-78(2000)和在“Decomposition of multi-componentsea-floor data into up-going and down-going P-and S-waves”，Geophysics，Vol.60，No.2，563-572(2000)中。然而，这些滤波器依赖于对于这些方案输入的数据是在接收器处获得的实际地震信号的良好向量代表的假设，并且它们也获得海底的弹性性质的知识。为此，固有地耦合波场分解、静态估计及向量失真问题。

在用于多分量海床地震数据的多个处理步骤中需要表层8的性质的知识。这些包括波分离、统计估计和去除、噪声衰减及水层反射的去除。Amundsen，L.和Reitan，A.在“Estimation of sea-floor wavevelocities and density from pressure and particle velocity by AVOanalysis”，Geophysics，Vol.60，No.5，1575-1578(1995)中已经提出，通过海底反射系数的AVO分析估计P和S波速度以及表层8的密度。由例如折射波的分析能进一步得到表层8的P波速度。然而，其技术没有解决不正确的传感器校准。况且，S波速度估计的精度受到限制，并且如果在转换中包括远偏移数据才能得到。要不然，由折射波的分析能得到P波速度。

一种借助于Scholte波的相位速度转换估计表层剪切速度的方法已经由Muyzert，E.，在“Scholte wave inversion for a near-surface S-velocity and PS-statics”，70th Ann.Internat.Mtg.Soc.Expl.Geophys.，1197-1200(2000)中提出。对于这种方法，对于合成数据和现场数据已经报告满意的结果。其主要用途是用来估计PS静态，尽管S波速度估计在原理上也能用于波场分解。然而，技术典型地在远低于在地震反射勘察中使用的典型带宽的临时频率下起作用。因此，不清楚这种技术是否产生能直接用作用于分解方案的输入的表层性质的估计。

解决以上问题的一种可能策略已经由Schalkwijk等在“Application of two-step decomposition to multi-component ocean-bottom data，theory and case study”，Journ.of Seism.Expl.8，261-278(1999)中提出。这种方法的主要原理，一般称作“Delft两步骤分解方案”，是把分解过程划分成多个较小步骤。通过对于中间分解结果施加地球物理约束条件然后能得到要求的信息(表层的弹性性质和传感器校准)。尽管这种手段允许弹性分解而不用关于下部的任何事前信息，但它预先要求记录数据的相当解释，特别是它要求在地震数据中不同事件的事前辨别。况且，希望到达的辨别对于某些数据，例如在浅海中记录的数据，可能特别麻烦。因此，这种手段相当耗时并且不适于实时处理用途。

美国专利No 5 621 700提出了直接比较在每个传感器包处的压力和粒子速度垂直分量的记录。上行波然后能借助于相同的极性辨别，而相反极性会特征化下行能量(直接波和水层反射)。尽管该方法可能不适于多种用途，但在某些情况下已经得到良好的图像。

本发明寻求提供一种用来估计表层的弹性性质和传感器校准算子而不要求数据解释的事先步骤的方法。

本发明提供一种处理在接收器处获得的多分量地震数据的方法，该方法包括步骤：

a)使用一个第一分解方案把地震数据的一个第一部分分解成多个波场分量；

b)选择不应该同时到达接收器的第一和第二波场分量；及

c)把第一波场分量乘以第二波场分量。

由于第一和第二波场分量不应该同时到达接收器，所以如果分解方案是准确的，则步骤(c)的结果应该是零。步骤(c)因而用来检查使用的分解方案的准确性。要不然，本发明通过寻找使步骤(c)结果的绝对值最小的分解方案能用来确定最准确的分解方案。

在一个最佳实施例中，该方法进一步包括根据步骤(c)的结果调整分解方案的一个或多个参数的步骤(d)。如果步骤(c)的结果表示初始分解方案是不准确的，则有可能调整例如与表层的性质或与接收器的分量的校准有关的分解方案的一个或多个参数。然后对于准确度检查调整的分解方案，并且如有必要，能进行进一步调整，直到达到一种满意的分解方案(即，直到找到一种使步骤(c)结果的绝对值最小的分解方案)。

在一个可选择最佳实施例中，该方法进一步包括步骤：

e)使用一个第二分解方案把地震数据的第一部分分解成多个波场分量；

f)把在步骤(e)中得到的第一选择波场分量乘以在步骤(e)中得到的第二选择波场分量；及

g)把步骤(c)的结果与步骤(h)的结果相比较。

第一实施例提供一种用来调整初始分解方案的参数直到它给出满意结果的迭代方法。相反，在第二实施例中，使用两个(或多个)不同的分解方案分解地震数据，并且选择最准确的方案。

本发明的一个第二方面提供一种用来处理在接收器处获得的多分量地震数据的设备，该设备包括：

a)用来使用一个第一分解方案把地震数据的一个第一部分分解成多个波场分量的装置；

b)用来选择不应该同时到达接收器的第一和第二波场分量的装置；及

c)用来把第一波场分量乘以第二波场分量的装置。

现在参照附图通过说明例描述例子的最佳实施例，在附图中：

图1是一种海洋地震勘察装置的示意图；

图2表明适于用在本发明的方法中的波场组分对；

图3(a)表明对于在海床上方的下行压力和在海床下面的上行正常引力的典型结果；

图3(b)表示与图3(a)相对应但用于不准确传感器校准的一种的模拟的结果；

图3(c)表示与图3(a)相对应但用于不准确传感器校准的另一种的模拟的结果；

图4(a)至4(d)表示由本发明的一种方法计算的模截面通过能量函数；及

图5是本发明的一种设备的示意方块图。

如以上提及的那样，由Schalkwijk等提出的Delft两步骤分解方案试图通过把地球物理约束条件应用于中间分解结果，消除对于关于传感器校准和表层性质的事先信息的需要。适当约束条件的例子包括：

1.对于原始反射在海底上方没有下行压力(P_d ^ab＝0)；

2.对于直射波和对于水层反复在海底下面没有上行法向应力(τ_zz，u ^bel＝0)；

3.对于直射波在海底下面没有上行或下行剪应力(τ_xz，u ^bel，τ_xz，d ^bel＝0)。

在用于这些符号的注释中，P指示压力，τ_zz指示法向应力，τ_xz指示剪应力，角标“ab”和“bel”在海床上方和下面，并且角标“u”和“d”指示上行和下行。在Schalkwijk等1999年的supra中能找到计算波场组分P_d ^ab、τ_zz，u ^bel、τ_xz，u ^bel及τ_xz，d ^bel要求的用于滤波器的频率-波数表示。

为了应用以上约束条件，在处理之前记录数据需要分析，从而辨别直射波、水层反复及原始反射。以后，在其上能选择数据窗口以对于以上标准执行优化过程，因而把分解方案转化成一种迭代过程。这种手段对于在深水中获得的数据相当成功，因为这样的数据在直射波的到达与第一水层反复的到达之间典型地具有大时间间隔。然后能把在直射波的到达与第一水层反复事件的到达之间的时间窗口中的所有能量认为是从下部构造反射的上行信号。然而，在浅海中获得的数据的情况下，水层反复将在直射波之后较快到达，因而使把地震数据中的事件分类成原始反射和水层反复复杂化。

本发明的原理是找到对于其能量一般不会同时到达接收器位置的波场组分的组合。如果在两个波场分量之间没有直接的物理耦合，从而两个波场分量不会同时到达一个接收器位置，则在该位置处的两个分量的乘积是零。分解方案的准确度因此可以通过把一个获得的波场分解成其分量和叉乘通过分解得到的、不应该同时到达接收器的两个波场分量而检查(为了简要起见，下文把两个这样的分量称作“未耦合波场分量”)。如果准确地进行分解，则叉乘两个未耦合波场分量的结果应该接近零。这些波场组分的直接叉乘提供对由于不完美的波场分解在分量之间的能量泄漏的度量，并因而提供波场分解精度的度量。交叉事件可能存在，但通过选择一个足够大的时间-空间窗口可以统计地减小两个未耦合波场分量的乘积。

具体地说，本发明提供一种用来确定海床的正确弹性性质和传感器校准的方法。该方法涉及根据表层的估计弹性性质和根据初始假定传感器校准开发一种初始分解方案。使用这种初始分解方案分解地震数据，并且选择和叉乘应该是未耦合波场分量的分解波场的两个分量。叉乘结果提供初始分解方案的精度指示。如果叉乘结果表明初始分解方案是不准确的，则调整分解方案的一个或多个参数。例如，可以改变在分解方案中使用的表层的弹性性质。要不然，或者另外，可以改变传感器校准。然后使用新分解方案分解数据，并且通过选择和叉乘应该是未耦合波场分量的分解波场的两个分量，再次检查精度。这种过程可以按需要重复，直到得到一种可接收的分解方案。因而，本发明使得海底参数和传感器校准算子的准确估计成为可能。

原则上，分解数据、选择和叉乘分解波的两个分量、及改变分解方案的参数的过程能在地震数据的完整集上执行。然而，为了减小要求的计算量，可能最好在地震数据的子集，如选择试验部分，上执行该过程。一旦通过以上概述的迭代过程得到满意的分解方案，然后它就能用来处理所有或部分地震数据。本发明的方法能应用于新获得的地震数据、或应用于预先存在的地震数据。

一旦已经得到一种可接收的分解方案，就可以存储这种分解方案的参数以备将来使用。要不然或另外，对于一个算子可以输出各参数。

在本发明的另外一个最佳实施例中，使用多于一对未耦合波场分量来检查分解方案的精度。产生两对或多对选择未耦合波场分量的组合功能，并且确定一种可接收分解方案(即，一种对其组合功能接近零的方案)。

不会同时到达接收器的波场分量的可能组合的例子包括：

a)在海底以上的下行压力，在海底下面的上行法向应力；

b)在海底以上的下行压力，在海底下面的上行剪应力；

c)在海底下面的上行法向应力，在海底下面的上行剪应力；

d)在海底下面的上行P波，在海底下面的上行S波；

e)在海底上方的下行压力，在海底下面的上行P波；及

f)在海底上方的下行压力，在海底下面的上行S波。

这些独立波场组分对的一些图示表示在图2中。在图2中，Ф_u ^bel和ψ_u ^bel是在海底下面的上行P-和S-波。

在本发明的最佳实施例中，叉乘一对或多对波场分量的步骤包括确定如下能量函数的一个或多个： $E_1=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nx}}{\mathrm{\Σ}}}{(P_d^{\mathrm{ab}}(i,j)\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{zz},u}^{\mathrm{bel}}(i,j))}^2,$ $E_2=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nx}}{\mathrm{\Σ}}}{(P_d^{\mathrm{ab}}(i,j)\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{xz},u}^{\mathrm{bel}}(i,j))}^2,$ $E_3=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nx}}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\τ}}_{\mathrm{zz},u}^{\mathrm{bel}}(i,j)\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{xz},u}^{\mathrm{bel}}(i,j))}^2,$ $E_4=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nx}}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\Φ}}_u^{\mathrm{bel}}(i,j)\·{\mathrm{\Ψ}}_u^{\mathrm{bel}}(i,j))}^2,$ $E_5=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nx}}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\Φ}}_u^{\mathrm{bel}}(i,j)\·P_d^{\mathrm{ab}}(i,j))}^2,$ $E_6=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nx}}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\Ψ}}_u^{\mathrm{bel}}(i,j)\·P_d^{\mathrm{ab}}(i,j))}^2,$

或者，一般地 $E=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nx}}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{\α}(i,j)\·\mathrm{\β}(i,j))}^2$

其中α(i，j)和β(i，j)是两个未耦合波场分量。

在这些能量函数中，遍及i的和是遍及时间样本的和，并且Nt是用于该转换的时间样本数量。遍及j的和是遍及轨迹、偏移或接收器的和，并且Nx是用于该转换轨迹、偏移或接收器的数量。

应该注意，这些能量函数使用与在Delft两步骤分解方案中使用的相同的波场组分，并且计算这些组分需要的滤波器表示能在Schalkwijk等1999年(supra)中找到。然而，以上给出的能量函数仅包括不同波场组分的直接乘积，从而消除了对于辨别在数据中的到达的事先分析步骤的需要。本发明的能量函数能在任意时间间隔期间计算。

现在借助于使用合成地震数据的例子说明本发明。对于这个例子，一个反射性代码用来产生用于一种典型1D大地模型的合成地震数据。然后把合成地震数据分解以给出波场分量P_d ^ab和τ_zz，u ^bel。这些波场分量使用由Schalkwijk等提出的滤波器得到。

图3(a)表示对于当正确的传感器校准和正确的海底性质用来产生分解滤波器时得到的P_d ^ab和τ_zz，u ^bel的结果。图3(a)表示包含三种到达的时间窗口：直射波、原始反射及水层反复。能看到，一般地当P_d ^ab非零时，τ_zz，u ^bel基本上是零，并且反之亦然。也看到，一般良好地满足优化标准(1)和(2)。

图3(b)表示当在分解中使用的P波速度偏离正确值10％时得到的分解结果。这模拟对于用于海床的不正确弹性性质的使用的分解的影响。要注意，对于直射波P_d ^ab和τ_zz，u ^bel都是非零，从而清晰地不满足以上的优化标准(2)。

最后，图3(c)表示当接收的粒子速度的垂直分量在进行分解之前调节系数1.2时得到的分解结果。这模拟对于不正确传感器校准的分解的影响。要注意，对于直射波和原始反射P_d ^ab和τ_zz，u ^bel都是非零，从而清晰地不满足以上的优化标准(1)和(2)。

图3(a)至图3(c)表明用不正确的海底性质或用不适当的校准传感器进行弹性分解将导致在不同波场约束条件之间的能量泄漏。这种现象在图3(b)和3(c)中容易识别为在海底上面的下行压力和在海底下面的上行法向应力中同时到达的能量。在上和下行波场组分大部分不同时到达的假设下，本发明能够量化在不同波场约束条件之间的能量泄漏。本发明因此提供一种关于分解方案是否满意的指示。清晰地，遍及图3(a)中轨迹的叉乘P_d ^ab和τ_zz，u ^bel将产生一个接近零的值，因为一般仅当τ_zz，u ^bel接近零时P_d ^ab才是非零并且反之亦然。然而，遍及图3(b)或图3(c)的轨迹的叉乘P_d ^ab和τ_zz，u ^bel将产生一个大得多的值，因为在轨迹中有P_d ^ab和τ_zz，u ^bel基本上都是非零的时刻。

因而，叉乘P_d ^ab和τ_zz，u ^bel提供图3(a)至图3(c)的分解精度的度量，并因此提供构成分解方案的基础的假设的精度的度量。通过调整构成分解方案基础的参数，直到叉乘P_d ^ab和τ_zz，u ^bel的结果变得最小，能找到最准确的分解方案。

图4(a)表示作为在海床中的P波速度(α，沿x轴)和海床的表层密度(ρ，沿y轴)的函数的横截面通过能量函数E₁。能量函数E₁的值以对数比例表示，图4(a)的较浅区域与对于E₁的较低值相对应。这个图表示，海底地震速度的值非常充分地受到限制，特别是P波速度。

图4(b)和图4(c)表示作为其它变量的函数的能量函数E₁。图4(b)表示作为在海床中的P波速度(沿x轴)和在海床中的S波速度(β，沿y轴)的函数的横截面通过能量函数E₁。图4(c)表示作为在海床中的S波速度(β，沿x轴)和海床的表层密度(沿y轴)的函数的横截面通过能量函数E₁。

图4(d)表示作为P波速度(沿x轴)和应用于粒子速度的垂直分量的标量校准系数(sc_vz，y轴)的函数的横截面通过E₁。使用已经乘以标量系数的垂直速度分量v_z计算能量函数，以模拟不适当校准的传感器。

将看到，E₁表示在图4(a)至4(d)的每一个中的最小值。在图4(d)的情况下，如期望的那样，在sc_vz＝0处最小值发生。

图4(a)至4(d)表明构成分解方案基础的变化参数对能量函数E₁的影响。对于其它能量函数，例如对于以上的能量函数E₂至E₆，观察到类似的影响。因此，在本发明的一个最佳实施例中，使多于一个能量函数同时最小化。例如，能求和以上给出的能量函数E₁至E₆的两个(或多个)，以给出一种形式的组合能量函数：E_tot＝E_m+E_n(其中m≠n)。然后以与对于单能量函数在以上描述的类似的方式，可以找到使E_tot最小的分解方案。

组合能量函数不限于以上列出的能量函数E₂至E₆的两个或多个的求和，但可以通过求和任意两个(或多个)适当的能量函数形成。例如，通过求和具有下面给出的能量函数E′的一般形式的两个(或多个)能量函数可以选择性地产生E_tot。

在一个另外的实施例中，使用一种加权求和确定E_tot。

为了波场分解滤波器的计算更有效实施的发展，预期本发明的方法允许海底弹性性质的实时列表。

本发明不限于以上一般形式的能量函数E。在原理上能使用涉及波场的两个未耦合分量的乘积的任何函数。例如，能使用如下一般形式的一种能量函数： $E^{\′}=\mathrm{\Σ}\_x\frac{\mathrm{\Σ}\_t((\mathrm{\α}*\mathrm{\β})^2)}{\mathrm{\Σ}\_t(\mathrm{\α}^2)\·*\mathrm{\Σ}\_t(\mathrm{\β}^2)}$

能量函数E′的分子与第一能量函数E相对应。能量函数E′的分母由在轨迹上存在的能量或多或少地定比例，并且避免支配优化的近偏移轨迹。要求较大的入射角，以估计独立于密度的P-波速度和更准确地估计S波速度。

在上述实施例中，通过从一种初始估计方案开始的迭代过程得到一种准确的分解方案。在本发明的一个可选择实施例中，初始开发两个或多个不同的分解方案，并且使用初始分解方案的每一个处理地震数据的一个测试部分。然后通过对于每种分解方案，确定叉乘两个选择的未耦合波场分量(对于每种分解方案的相同两个)的结果，检查分解方案的结果。最准确的分解方案是对其叉乘两个选择未耦合波场分量的结果最接近零的方案。

相对于时间-空间域以上已经描述了本发明。然而，本发明不限于时间-空间域，而是可以在任意方便的域中执行。作为一个例子，在频率-波数域(fk域)中可以选择性地实现本发明。诸如E₁之类的能量函数然后定义为遍及频率的卷积。

在实际中，在fk域中可以比在时间-空间域中更容易地定义用于优化过程的一个适当窗口。况且，多个滤波器近似的精度，如Taylor扩展滤波器，随波数降低。当在fk域中优化分解方案时有可能补偿这点，因为有可能应用取决于求和中的k_x以确定能量函数的加权函数。

相对于使用布置在海床上的接收器获得的洋底(OceanBottom)地震数据在以上已经描述了本发明。然而，本发明不限于此，而是也可以应用于在例如陆地地震勘测、拖拉海洋地震勘测、或钻孔地震勘测(即垂直地震断面勘测)中获得的地震数据。例如，本发明可以应用于在陆地地震勘测中获得的数据，把未来P波和未来S波用作未耦合分量。然而，应该注意：如果在表层中的地震速度显著不同于在基层中的地震速度，则模式转换可能发生在表层的下部边界表面处；在这种情况下，不可能把未来P波和未来S波作为未耦合波场分量。

图5是根据本发明的一种可编程设备10的示意方块图。该系统包括一个带有一个程序存储器12的可编程数据处理器11，程序存储器12例如是只读存储器ROM的形式，存储一个用来控制数据处理器11的程序以按上述那样实现根据本发明的方法。该系统进一步包括非易失读/写存储器13，用来存储例如在没有电源的情况下必须保存的任何数据。一个用于数据处理器的“工作”或“暂存”存储器由一个随机存取存储器(RAM)14提供。提供一个输入接口15，例如用来接收命令和数据。提供一个输出接口16，例如用来显示与方法的过程和结果有关的信息。用户定义数据可以经输入接口15供给，或者可以选择性地由一个机器可读存储器17提供。

用来操作系统和用来实现上文描述的方法的任一种的程序存储在程序存储器12中，程序存储器12可以作为半导体存储器实施，例如是熟知ROM型的。然而，程序可以存储在任何其它适当的存储介质中，例如在磁性数据载体12a(如“软盘”)或CD-ROM 12b中。

Claims (28)

1.一种处理在一个接收器处获得的多分量地震数据的方法，该方法包括步骤：

a)使用一个第一分解方案把地震数据的一个第一部分分解成多个波场分量；

b)选择不应该同时到达接收器的第一和第二波场分量；及

c)把第一波场分量乘以第二波场分量。

2.根据权利要求1所述的方法，并且进一步包括根据步骤(c)的结果调整分解方案的一个或多个参数的步骤(d)。

3.根据权利要求1所述的方法，并且其中如果步骤(c)的结果与零显著不同，则步骤(d)包括调整分解方案的一个或多个参数。

4.根据权利要求3所述的方法，并且进一步包括使用调整的分解方案把地震数据的第一部分分解成多个波场分量。

5.根据权利要求4所述的方法，并且进一步包括重复步骤(b)和步骤(c)。

6.根据任何以上权利要求所述的方法，并且包括另外的步骤：

e)选择不应该同时到达接收器的第三和第四波场分量；和

f)把第三波场分量乘以第四波场分量。

7.根据权利要求2或直接或间接从属于权利要求2的权利要求3至6任一项所述的方法，包括输出调整分解方案的参数的另外步骤。

8.根据权利要求3或直接或间接从属于权利要求3的权利要求4至7任一项所述的方法，其中步骤(d)包括调整指示在或接近地面处的地震性质的分解方案的一个参数。

9.根据权利要求3或直接或间接从属于权利要求3的权利要求4至7任一项所述的方法，其中步骤(d)包括调整指示接收器校准的分解方案的一个参数。

10.根据权利要求2或直接或间接从属于权利要求2的权利要求3至9任一项所述的方法，并且进一步包括使用调整分解方案处理地震数据的第二部分的步骤。

11.根据权利要求1所述的方法，并且进一步包括步骤：

g)使用一个第二分解方案把地震数据的第一部分分解成多个波场分量；

h)把在步骤(g)中得到的第一选择波场分量乘以在步骤(g)中得到的第二选择波场分量；及

i)把步骤(c)的结果与步骤(h)的结果相比较。

12.根据权利要求11所述的方法，并且进一步包括根据步骤(i)的结果选择第一分解方案或第二分解方案。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括使用选择的分解方案处理地震数据的一个第二部分的步骤。

14.根据任何以前权利要求所述的方法，其中步骤(c)或步骤(f)包括计算： $E=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nt}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nx}}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{\α}(i,j)\·\mathrm{\β}(i,j))}^2$

其中α(i，j)和β(i，j)是第一和第二波场分量。

15.根据权利要求1至13任一项所述的方法，其中步骤(c)或步骤(f)包括计算： $E\text{'}=\mathrm{\Σ}\_x\frac{\mathrm{\Σ}\_t\[\mathrm{\α}(i,j).*\mathrm{\β}(i,j){\]}^2)}{\mathrm{\Σ}\_t{\[\mathrm{\α}(i,j)\]}^2\mathrm{\Σ}\_t{\[\mathrm{\β}(i,j)\]}^2)}$

其中α(i，j)和β(i，j)是第一和第二波场分量。

16.根据权利要求1至13任一项所述的方法，并且在频率-波数域中进行。

17.一种获得和处理多分量地震数据的方法，包括步骤：在接收器处获得多分量地震数据；和通过在权利要求1至16任一项中定义的方法处理地震数据。

18.一种用来处理在一个接收器处获得的多分量地震数据的设备，该设备包括：

a)第一分解装置，用来使用一个第一分解方案把地震数据的一个第一部分分解成多个波场分量；

b)用来选择不应该同时到达接收器的第一和第二波场分量的装置；及

c)用来把第一波场分量乘以第二波场分量的装置。

19.根据权利要求18所述的设备，并且进一步包括根据第一波场分量乘以第二波场分量的结果调整分解方案的一个或多个参数的(d)装置。

20.根据权利要求19所述的设备，其中如果第一波场分量乘以第二波场分量的结果与零显著不同，则调整装置适于调整分解方案的一个或多个参数。

21.根据权利要求20所述的设备，其中第一分解装置适于使用调整的分解方案把地震数据的第一部分分解成多个波场分量。

22.根据权利要求18至21任一项所述的设备，并且包括：

e)用来选择不应该同时到达接收器的第三和第四波场分量的装置；和

f)用来把第三波场分量乘以第四波场分量的装置。

23.根据权利要求19或直接或间接从属于权利要求19的权利要求20至22任一项所述的设备，并且进一步包括用来输出调整分解方案的参数的输出装置。

24.根据权利要求19或直接或间接从属于权利要求19的权利要求20至23任一项所述的设备，并且进一步包括用来使用调整分解方案处理地震数据一个第二部分的装置。

25.根据权利要求18所述的设备，并且进一步包括：

g)第二分解装置，用来使用一个第二分解方案把地震数据的第一部分分解成多个波场分量；

h)用来把由第二分解装置得到的第一选择波场分量乘以由第二分解装置得到的第二选择波场分量的装置；及

i)用来把把第一波场分量乘以第二波场分量的结果与由第二分解装置得到的第一选择波场分量乘以由第二分解装置得到的第二选择波场分量的结果相比较的装置。

26.根据权利要求25所述的设备，并且进一步包括用来根据来自比较装置的结果的结果选择第一分解方案或第二分解方案的装置。

27.根据权利要求26所述的设备，并且进一步包括用来使用选择的分解方案处理地震数据的第二部分的装置。

28.根据权利要求18至27任一项所述的设备，并且包括一个可编程数据处理器。

29.一种存储介质，包含用于权利要求28定义的设备的一个数据处理器的程序。

Images