EA030514B1

EA030514B1 - Способ и система для вычисления условной сигнатуры источника на основе измерений в ближней зоне и моделируемых условных сигнатур

Info

Publication number: EA030514B1
Application number: EA201370094A
Authority: EA
Inventors: Стиан Хегна; Фабьен Жюлльяр
Original assignee: Пгс Геофизикал Ас
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2018-08-31
Also published as: BR102013012959A2; MX336398B; AU2013205825B2; MX2013006041A; MY168895A; CN103630931B; CA2815265C; AU2013205825A1; CN103630931A; EA201370094A2; US20130325427A1; EP2669715A2; EP2669715B1; BR102013012959B1; EA201370094A3; EP2669715A3; CA2815265A1; US10241218B2

Abstract

Описаны способы и системы для вычисления условных сигнатур источников на основе моделируемых условных сигнатур и измеряемых сигнатур ближней зоны. Моделируемые сигнатуры ближней зоны вычисляются на основе моделируемых условных сигнатур. Низкие весовые коэффициенты присваивают частям спектра волнового поля давления источника, в которых сигнатуры менее достоверны, а более высокие весовые коэффициенты - частям спектра волнового поля давления источника, в которых сигнатуры более достоверны. Часть спектра, в которой оба набора сигнатур являются достоверными, может использоваться для контроля качества и для сравнения измеряемых сигнатур ближней зоны с моделируемыми сигнатурами ближней зоны. Если имеют место неопределенности, связанные с входными параметрами моделирования, входные параметры могут масштабироваться с целью минимизации разностей между измеряемыми и моделируемыми сигнатурами ближней зоны. Результирующие сигнатуры ближней зоны вычисляют путем взвешенного суммирования измеряемых и моделируемых сигнатур ближней зоны, а условные сигнатуры источников определяют на основе результирующих сигнатур ближней зоны.

Description

Изобретение относится к способам и системам для вычисления условных сигнатур источников на основе моделируемых условных сигнатур и измеряемых сигнатур ближней зоны.

Предшествующий уровень техники

В течение нескольких последних десятилетий в нефтегазовой отрасли значительные средства инвестируются в разработку методов морской сейсморазведки, которые позволяют получать сведения о подземных формациях, расположенных ниже водного слоя, в целях обнаружения и извлечения ценных полезных ископаемых, таких как нефть. Высокоразрешающие сейсмические изображения подземной формации имеют существенное значение для количественной интерпретации сейсморазведочных данных и усовершенствованного мониторинга продуктивных пластов. При обычной морской сейсморазведке сейсморазведочное судно буксирует сейсмический источник и одну или несколько сейсмических кос, которые образуют поверхность сбора сейсмических данных ниже водной поверхности и выше подземной формации, исследуемой на наличие месторождений полезных ископаемых. Судно везет оборудование сбора сейсмических данных, такое как оборудование навигационного управления, оборудование управления сейсмическими источниками, оборудование управления сейсмическими приемниками и записывающее оборудование. Оборудование управления сейсмическими источниками активирует сейсмоисточник, который обычно представляет собой группу элементов-источников, таких как пневмопушки, инициируя генерирование акустических импульсов в выбранные моменты времени. Каждый импульс представляет собой звуковую волну, которая распространяется в воде в нижнем направлении и проходит в подземную формацию. На каждой границе раздела между различными типами пород часть звуковой волны преломляется, часть волны передается, и еще одна часть отражается обратно к водному слою, распространяясь в направлении поверхности. Сейсмические косы, буксируемые позади судна, представляют собой удлиненные кабельные конструкции. Каждая сейсмическая коса включает некоторое количество сейсмических приемников или источников, которые регистрируют волновые поля давления и (или) скорости, связанные со звуковыми волнами, отражающимися обратно к водному слою от подземной формации.

Чтобы обработать сейсмические данные, измеряемые на поверхности сбора для получения сфокусированных сейсмических изображений подземной формации, нужны точные данные о волновом поле давления, создаваемом сейсмоисточником. Однако при получении точных характеристик волнового поля давления источника часто приходится сталкиваться с трудностями. Например, волновое поля давления источника можно определить на основе измерений давления, выполняемых в ближних зонах полей элементов-источников, однако данные измерений могут быть зашумлены помехами, вызванными взаимным влиянием каналов, а также тем, что гидрофоны частично воспринимают движение, вызываемое возбуждением других мощных элементов-источников, расположенных вблизи от гидрофона. Другие методы получения точных характеристик волнового поля давления источника включают моделирование волнового поля давления источника. Модели, как правило, калибруются с помощью данных фактических измерений, выполненных в дальних зонах полей элементов-источников, и зависят от ряда входных параметров, таких как расположение источников, давление и температура воды. Основные ошибки моделирования волнового поля источника обычно связаны с точностью калибровки и допущениями, принятыми при моделировании. Вследствие этого специалисты, работающие в нефтегазовой отрасли, продолжают поиск систем и способов, обеспечивающих получение более точных характеристик волнового поля давления источника.

Сущность изобретения

Предложены способ и система для вычисления условных сигнатур источников на основе моделируемых условных сигнатур и измеряемых сигнатур ближней зоны. Моделируемые сигнатуры ближней зоны вычисляются на основе моделируемых условных сигнатур. Весовые коэффициенты в качестве функции частоты определяются путем сравнения между моделируемыми сигнатурами ближней зоны и измеряемыми сигнатурами ближней зоны в частотной области. Низкие весовые коэффициенты присваивают частям спектра волнового поля давления источника, в которых сигнатуры менее достоверны, а более высокие весовые коэффициенты - частям спектра волнового поля давления источника, в которых сигнатуры более достоверны. Часть спектра, в которой оба набора сигнатур являются достоверными, может использоваться для контроля качества и для сравнения измеряемых сигнатур ближней зоны с моделируемыми сигнатурами ближней зоны. При наличии неопределенностей, связанных с чувствительностью гидрофонов ближней зоны поля, моделирование обеспечивает проверку и определение чувствительности гидрофонов ближней зоны. Если имеют место неопределенности, связанные с входными параметрами моделирования, входные параметры могут масштабироваться с целью минимизации разностей между измеряемыми и моделируемыми сигнатурами ближней зоны. Результирующие сигнатуры ближней зоны вычисляют путем взвешенного суммирования измеряемых и моделируемых сигнатур ближней зоны, а условные сигнатуры определяют на основе результирующих сигнатур ближней зоны.

Перечень фигур, чертежей

На фиг. 1 показан некоторый пространственный объем земной поверхности.

На фиг. 2 показаны геологические объекты подземной формации в нижней части пространственно- 1 030514

го объема, изображенного на фиг. 1.

На фиг. 3A-3C показан способ сейсморазведки, при котором кодированные цифровые данные регистрируют с помощью приборов для последующей сейсмической обработки и анализа с целью получения характеристик структур и распределения объектов и материалов, расположенных ниже твердой поверхности Земли.

На фиг. 4A-4B показаны соответственно изометрический вид и вертикальный вид сбоку примера акустического источника.

На фиг. 4C показан график гипотетической сигнатуры ближней зоны поля, связанного с пушкой или группой пушек.

На фиг. 5A показан пример графика гипотетических сигнатур пушек в дальней зоне поля.

На фиг. 5B показан пример графика гипотетической результирующей сигнатуры дальней зоны поля, связанной с сейсмоисточником.

На фиг. 6 показана блок-схема алгоритма способа вычисления условных сигнатур на основе измерений в ближней зоне и моделируемых условных сигнатур.

На фиг. 7 показан соответственно изометрический вид поднабора датчиков давления и соответствующих элементов-источников акустического источника.

На фиг. 8 показан график записываемой сигнатуры ближней зоны и моделируемой сигнатуры ближней зоны во временной области.

На фиг. 9 показан график записываемой сигнатуры ближней зоны и моделируемой сигнатуры ближней зоны в частотной области.

На фиг. 10 показан график записываемой сигнатуры ближней зоны и моделируемой сигнатуры ближней зоны, представленный на фиг. 9, и гипотетическое изображение кривой спектральной когерентности.

На фиг. 11 показан график записываемой сигнатуры ближней зоны и моделируемой сигнатуры ближней зоны, представленный на фиг. 9, с функциями, используемыми для вычисления сигнатуры ближней зоны по отдельным участкам определенной частотной области.

На фиг. 12 показан один пример обобщенной компьютерной системы, которая реализует результативный способ вычисления условных сигнатур источника на основе измеряемых сигнатур ближней зоны и моделируемых условных сигнатур источника.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Следующее обсуждение включает два подраздела: общий обзор сейсмической разведки и описание способа вычисления условных сигнатур источника на основе измерений в ближней зоне и моделируемых условных сигнатур в качестве примера способов и систем компьютерной обработки, раскрытие которых является целью настоящего изобретения. Те, кто знаком с сейсмической разведкой, могут пропустить первый подраздел.

Общий обзор сейсмической разведки

На фиг. 1 показан некоторый пространственный объем земной поверхности. Пространственный объем 102 содержит объем твердой фазы осадков и пород 104 под твердой поверхностью 106 земли, которая, в свою очередь, расположена ниже жидкого объема воды 108 в океане, бухте или заливе, или в большом пресноводном озере. Пространственный объем, показанный на фиг. 1, представляет собой пример экспериментальной области для некоторого класса сейсморазведочных методов и систем наблюдений и анализа, называемых "морской сейсмической разведкой".

На фиг. 2 представлены геологические объекты подземной формации в нижней части пространственного объема, изображенного на фиг. 1. Как показано на фиг. 2, для целей сейсмической разведки жидкий объем 108 представляет собой относительно равномерный, лишенный характерных особенностей объем, лежащий выше исследуемого объема твердой фазы 104. Однако в то время, как исследование, анализ и получение характеристик жидкого объема 108 могут осуществляться с относительно высокой точностью при помощи многих способов и зондов различных типов, включая подводные аппараты для дистанционного зондирования, гидролокаторы и другие подобные устройства и способы, зондирование и получение характеристик объема твердой коры 104, расположенного ниже жидкого объема, выполнить намного труднее. В отличие от вышележащего жидкого объема 108, объем твердой фазы 104 является в значительной мере неоднородным и анизотропным и включает много объектов и материалов различного типа, представляющих интерес для сейсморазведчиков. Например, как показано на фиг. 2, объем твердой фазы 104 может включать первый осадочный слой 202, первый слой трещиноватых приподнятых пород 204 и второй слой пород 206, лежащий ниже первого слоя пород. В некоторых случаях второй слой пород 206 может быть пористым и содержать значительную концентрацию жидкого углеводорода 208, который обладает меньшей плотностью, чем материал второго слоя пород и поэтому поднимается вверх внутри второго слоя пород 206. В случае, показанном на фиг. 2, первый слой пород 204 не является пористым и поэтому образует крышку, препятствующую дальнейшей вертикальной миграции жидкого углеводорода, который, вследствие этого, скапливается в насыщенном углеводородом слое 208 под первым слоем пород 204. Одна из целей сейсмической разведки состоит в определении местоположения насыщенных углеводородом пористых пород внутри объемов земной коры, расположенных ниже

- 2 030514

твердой поверхности Земли.

На фиг. 3A-3C показан способ сейсморазведки, при котором кодированные цифровые данные регистрируют с помощью приборов для последующей сейсмической обработки и анализа с целью получения характеристик структур и распределения объектов и материалов подземной формации. На фиг. 3A показан пример сейсморазведочного судна 302, оснащенного для проведения последовательной серии сейсморазведочных экспериментов и регистрации данных. В частности, судно 302 буксирует одну или несколько сейсмических кос 304-305 по плоскости с приблизительно постоянной глубиной, обычно расположенной на расстоянии нескольких метров ниже свободной поверхности 306. Сейсмические косы 304305 представляют собой длинные кабели, содержащие линии питания и линии передачи данных, к которым приемники, называемые также "датчиками", подключены через одинаковые интервалы. В одном из способов сейсмической разведки каждый приемник, такой как приемник, представленный темным кружком 308 на фиг. 3A, содержит пару сейсмоприемников, включающую геофон, который регистрирует вертикальное смещение в жидкой среде с течением времени путем регистрации движения частиц, скоростей или ускорений, и гидрофон, который регистрирует изменения давления во времени. Сейсмические косы 304-305 и судно 302 включают специальные электронные измерительные устройства и оборудование обработки данных, которые позволяют соотносить показания приемников с абсолютным положением на свободной поверхности и абсолютным пространственным положением относительно произвольной трехмерной системы координат. Как показано на фиг. 3A, приемники, разнесенные по длине сейсмических кос, находятся ниже свободной поверхности 306, причем положения приемников коррелируют с положениями на вышележащей поверхности, например, положение 310 на поверхности коррелирует с положением приемника 308. Судно 302 также буксирует один или несколько источников акустических волн 312, которые генерируют импульсы давления с пространственными и временными интервалами при перемещении судна 302 и буксируемых кос 304-305 по свободной поверхности 306.

На фиг. 3B показан расширяющийся сферический фронт акустической волны, изображенный в виде полуокружностей возрастающего радиуса с центром в источнике акустических волн 312, таких как полуокружность 316, возникающих вслед за акустическим импульсом, излучаемым источником акустических волн 312. Волновые фронты по существу показаны в поперечном разрезе в вертикальной плоскости на фиг. 3B. Как показано на фиг. 3C, поле расширяющихся акустических волн, распространяющихся в нижнем направлении, показанное на фиг. 3B, в конечном счете, достигает твердой поверхности 106, причем в этой точке расширяющиеся акустические волны, распространяющиеся в нижнем направлении, частично отражаются от твердой поверхности, а частично преломляются вниз в объем твердой фазы, становясь упругими волнами внутри этого объема. Иными словами, в жидком объеме волны представляют собой продольные волны давления или P-волны, распространение которых можно моделировать при помощи волнового уравнения акустических волн, в то время, как в объеме твердой фазы волны включают как Pволны, так и сдвиговые волны, или S-волны, распространение которых можно моделировать при помощи волнового уравнения упругих волн. В пределах объема твердой фазы, на каждой границе раздела между материалами различных типов, или при скачкообразном изменении плотности или одной или нескольких различных других физических характеристик или параметров, нисходящие волны частично отражаются и частично преломляются, как и на твердой поверхности 106. Вследствие этого каждая точка твердой поверхности и внутри нижележащего объема твердой фазы 104 становится потенциальным вторичным точечным источником (пунктом возбуждения), из которого акустические и упругие волны соответственно могут исходить вверх в направлении приемников в ответ на импульс давления, излучаемый акустическим источником 312 и нисходящие упругие волны, возбуждаемые импульсом давления.

Как показано на фиг. 3C, вторичные волны значительной амплитуды обычно распространяются из точек, расположенных на твердой поверхности 106 или вблизи от нее, таких как точка 320, а также из точек, расположенных на границе раздела в объеме твердой фазы 104 или в непосредственной близости от нее, таких как точки 322 и 324. Третичные волны могут распространяться от свободной поверхности 306 обратно в направлении твердой поверхности 106 в ответ на вторичные волны, расходящиеся от твердой поверхности и объектов геологической среды.

На фиг. 3C показано также, что вторичные волны обычно испускаются в различные моменты времени в диапазоне моментов времени, следующих за первоначальным импульсом давления. Точка на твердой поверхности 106, такая как точка 320, воспринимает возмущение давления, соответствующее первоначальному импульсу давления, быстрее, чем точка внутри объема твердой фазы 104, такая как точки 322 и 324. Аналогичным образом, точка на твердой поверхности, расположенная непосредственно под источником акустических волн, воспринимает импульс давления быстрее, чем более отдаленная точка на твердой поверхности. Таким образом, моменты времени, в которые вторичные волны и волны более высокого порядка испускаются из различных точек внутри объема твердой фазы, связаны с расстоянием в трехмерном пространстве, на которое эти точки отстоят от источника акустических волн.

Однако акустические и упругие волны распространяются с различными скоростями в различных материалах, а также в одном материале при разных давлениях. Поэтому времена пробега первоначального импульса давления и вторичных волн, испускаемых в ответ на первоначальный импульс давления, представляют собой комплексные функции расстояния от источника акустических волн, а также мате- 3 030514

риалов и физических характеристик материалов, через которые проходит акустическая волна, соответствующая первоначальному импульсу давления. Кроме того, как показано на фиг. 3C для вторичной волны, испускаемой из точки 322, формы расширяющихся волновых фронтов могут изменяться при пересечении волновыми фронтами границ раздела и при изменении скорости звука в средах, через которые проходит волна. Суперпозиция волн, испускаемых из пространственного объема 102 в ответ на первоначальный импульс давления, обычно представляет собой очень сложное волновое поле, которое включает информацию о формах, размерах и характеристиках материалов пространственного объема 102, в том числе информацию о формах, размерах и местах расположения различных отражающих объектов в подземной формации, представляющей интерес для сейсморазведчиков.

Источник акустических волн 312 может быть реализован в виде группы элементовсейсмоисточников, таких как пневмопушки и(или) гидропушки, в целях усиления звуковых волн и устранения нежелательных аспектов сигнатуры, связанных с использованием единственного элементаисточника. На фиг. 4A-4B показаны изометрический вид и вертикальный вид сбоку соответственно примера акустического источника 400. Источник 400 включает три отдельных поплавка 401-403 и три соответствующих отдельных стержня для измерения давления 405-407, подвешенных на поплавках 401-403 при помощи нескольких канатов или тросов, таких как тросы 408, которые удерживают стержень 405 в подвешенном состоянии под поплавком 401. В примере на фиг. 4A-4B три дополнительных стержня 409411 подвешены под измерительными стержнями 405-507 соответственно, а одиннадцать пушек подвешены на каждом из дополнительных стержней 409-411. Например, стержень для измерения давления 405 подвешен между поплавком 401 и стержнем 409, на котором подвешены пушки, обозначенные как G₁G₁₁. Каждый из стержней для измерения давления 405-411 включает семь датчиков давления, каждый из которых расположен таким образом, чтобы измерять волновое поле давления, генерируемое одной или двумя пушками, подвешенными под датчиком давления. Например, стержень для измерения давления 405 включает датчики давления 412-418, расположенные над одной или двумя пушками Gi-Gn. Датчиками давления могут быть гидрофоны, а пушки могут представлять собой пневмопушки или гидропушки. Рассмотрим в качестве примера пневмопушки. Каждая пневмопушка вдувает в жидкую среду воздушный пузырь высокого давления в качестве источника энергии, генерирующего акустические волны давления, которые радиально расходятся в жидкой среде и проникают в подземную формацию. Иными словами, когда пузырь выпускается из пушки, происходит радиальное перемещение воды от центра пузыря, при этом колебание давления распространяется в жидкой среде. По мере расширения пузыря давление воздуха в пузыре снижается, пока не упадет до уровня давления окружающей жидкой среды, однако инерция вызывает перерасширение пузыря, поэтому давление воздуха в пузыре становится ниже, чем гидростатическое давление окружающей жидкой среды. Затем значительно расширившийся пузырь сжимается под действием гидростатического давления, причем процесс расширения и сжатия продолжается вместе с пульсациями пузыря в течение многих циклов. По мере пульсаций пузыря и изменения давления в пузыре волны давления радиально расходятся в жидкой среде. Амплитуда пульсаций пузыря уменьшается со временем, при этом период пульсаций уменьшается от цикла к циклу. Изменение давления в жидкой среде в зависимости от времени, вызываемое пузырем, называется "сигнатурой".

Каждая пушка имеет связанную с ней сигнатуру ближней зоны и сигнатуру дальней зоны. "Ближняя зона" и "дальняя зона" - это термины, используемые для описания близости точки наблюдения к пушке при измерении сигнатуры. Для пушки, которая испускает волну давления с длиной волны λ=ο/ί, где c - скорость звука в жидкой среде, а f - частота, радиальные участки ближней и дальней зоны поля, окружающие пушку, могут быть определены следующим образом:

Ближняя зона: ^{d Л}Промежуточная зона:

Дальняя зона: Я « d ,

где d - расстояние от пушки до точки наблюдений.

Как показано на фиг. 4A-4B, датчики давления расположены в непосредственной близости от пушек. В результате каждый датчик давления измеряет сигнатуру ближней зоны поля каждой пушки или пары пушек, подвешенных под датчиком давления.

Детальные характеристики сигнатуры определяются последующим движением воздушного пузыря, выпущенного из пневмопушки. На фиг. 4C показан график гипотетической сигнатуры ближней зоны, связанной с пушкой или группой пушек. Горизонтальная ось 420 представляет время, а вертикальная ось 422 представляет давление. Первый пик 424 представляет первоначальное нарастание и выпуск пузыря из пушки в жидкую среду, после чего последующие пики 425-427 представляют уменьшение амплитуды с течением времени. Сигнатура ближней зоны показывает, что давление, достигнув пика, падает до значений, меньших, чем гидростатическое давление p_h. Амплитуда пульсаций пузыря уменьшается со временем, при этом период пульсаций пузыря не остается постоянным от цикла к циклу. Иными словами, движение пузыря не является простым гармоническим движением. В общем случае, чем больше объем

- 4 030514

камеры пушки, тем больше амплитуды пика и продолжительнее периоды пульсаций пузыря. На сигнатуру ближней зоны также влияют волны давления, создаваемые другими пушками, входящими в группу пушек, если пушки возбуждаются одновременно. Иными слова, когда пушки, входящие в группу, возбуждаются одновременно, гидростатическое давление вокруг каждого пузыря больше не является постоянным. Волны давления, распространяющиеся радиально от других пузырей по многим различным направлениям, падают на каждый пузырь, изменяя поведение пузыря и связанную с ним сигнатуру ближней зоны.

Входящие в группу пушки выбирают таким образом, чтобы они имели различные размеры камер, и специально располагают так, чтобы генерировать результирующую сейсмическую волну дальней зоны с короткой и узкой сигнатурой в нижнем направлении по вертикали и со сглаженным широким спектром во всем исследуемом частотном диапазоне. На фиг. 5A показан пример графика гипотетических сигнатур дальней зоны пушек, связанных с одиннадцатью пушками Gi-Gn, изображенными на фиг. 5. Горизонтальная ось 502 представляет время, вертикальная ось 504 представляет давление, а диагональная ось 506 представляет индексы пушек G₁-G₁₁. Каждая сигнатура дальней зоны включает первый большой положительный пик со следующим за ним вторым большим отрицательным пиком, за которым следует ряд непериодических затухающих пульсаций пузыря меньшей амплитуды. Например, сигнатура дальней зоны, связанная с пушкой G₁, имеет первый большой положительный пик 508, второй большой отрицательный пик 509 и ряд непериодических колебаний 510, связанных с затухающими пульсациями пузыря, выпущенного из пушки G₁, измеренными датчиком давления в дальней зоне поля. Первый большой положительный пик каждой сигнатуры дальней зоны представляет первоначальный сброс давления пузыря, выпущенного из пушки, в дальней зоне и называется "основным пиком". Второй большой отрицательный пик каждой сигнатуры дальней зоны представляет первоначальный сброс давления, отраженный от свободной поверхности и называемый "волной-спутником". Пушки G₁-G₁₁ выбирают с различными объемами воздушной камеры, чтобы генерировать различные затухающие пульсации пузыря, следующие за основными пиками. На фиг. 5A представлены сигнатуры дальней зоны, связанные с пушками G₁-G₁₁, когда пушки возбуждаются одновременно. Вследствие этого каждая сигнатура дальней зоны имеет основной пик приблизительно в один и тот же момент времени. Сигнатуры дальней зоны, связанные с каждой отдельной пушкой в группе пушек, не объединяются в соответствии с принципом суперпозиции. Если бы взаимодействия между волнами давления, генерируемыми пушками в группе пушек, были пренебрежимо малыми или не существовали, сигнатуры дальней зоны могли бы объединяться в соответствии с принципом суперпозиции для вычисления результирующей сигнатуры дальней зоны группы пушек. Однако, как объяснялось выше, взаимодействия между волнами давления, создаваемыми пушками, не являются пренебрежимо малыми, особенно при низких частотах. Вместо этого, пушки G₁-G₁₁ выбирают с различными объемами камер, расстоянием между пушками и расположением пушек в группе, чтобы усилить основные пики и подавить затухающие пульсации пузыря с целью формирования гипотетической результирующей сигнатуры дальней зоны источника 512 для пушек G₁-G₁₁, построенной на фиг. 5B. Результирующая сигнатура дальней зоны источника 512 имеет усиленный основной пик 514, за которым следуют во времени колебания с очень небольшой амплитудой.

Следует отметить, что источники акустических волн не ограничиваются примером группы 510 из тридцати трех пушек, показанной на фиг. 5A. На практике источники акустических волн могут быть выполнены с одним или несколькими поплавками, при этом каждый поплавок может иметь любое количество пушек, подвешенных на нем. Пушки могут быть расположены, а объемы камер выбраны таким образом, чтобы формировать результирующую сигнатуру дальней зоны источника, которая практически совпадает с примером результирующей сигнатуры дальней зоны источника, показанным на фиг. 5B.

Способ вычисления условных сигнатур источника на основе измерений в ближней зоне и моделируемых условных сигнатур в качестве примера способов и систем компьютерной обработки, раскрытие которых является целью настоящей заявки

Далее описаны способы и системы для вычисления условных сигнатур на основе измерений в ближней зоне и моделируемых условных сигнатур. На фиг. 6 показана блок-схема алгоритма способа вычисления условных сигнатур на основе измерений в ближней зоне и моделируемых условных сигнатур. В цикле со счетчиком, начинающемся с блока 601, операции, связанные с блоками 602-613, повторяются для каждого элемента-источника в источнике акустических волн. На фиг. 6 блоки 602 и 605 представлены расположенными параллельно с блоками 603, 604 и 606. На практике процессы вычисления, связанные с блоками 602 и 605, могут выполняться раньше, чем процессы вычисления, связанные с блоками 603, 604 и 606. Альтернативно, процессы вычисления, связанные с блоками 603, 604 и 606, могут выполняться раньше, чем процессы вычисления, связанные с блоками 602 и 605. Альтернативно, процессы вычисления, связанные с блоками 603, 604 и 606, могут выполняться параллельно с процессами вычисления, связанными с блоками 602 и 605.

В блоке 602 записываемые сигнатуры ближней зоны p_j^rec(t), полученные на основе измерения с помощью j-го датчика давления, являются входными данными, при этом t представляет время. В блоке 603 входными данными являются моделируемые условные сигнатуры источников p ,(t). связанные с каждым элементом-источником в источнике акустических волн. "Условная" сигнатура источника представляет

- 5 030514

собой изолированную сигнатуру ближней зоны с давлениями, создаваемыми другими соседними элементами-источниками и удаленными отражениями от свободной поверхности. Расстояния и местоположения датчиков давления и элементов-источников акустического источника известны и могут использоваться для вычисления моделируемых условных сигнатур источника p_i(t), связанных с каждым из элементов-источников, с помощью сейсмического анализа и методов обработки данных, таких как методы, представленные в программном пакете Nucleus+ (см., например,

http://www.pgs.com/pageFolders/308427/NucleusplusBrochureOctober2010.pdi) и описанных в публикации "The growth or collapse of a spherical bubble in a viscous compressible liquid," by F. R. Gilmore, Office of Naval Research, Report No. 26-4, April 1, 1952. В блоке 604 моделируемая сигнатура ближней зоны, связанная с j-м элементом-источником, вычисляется на основе моделируемых сигнатур источника p ,(t) следующим образом:

где rij - расстояние от i-го элемента-источника до j-го датчика давления или положения измерения в ближней зоне;

T;j - полное расстояние вдоль траектории от i-го элемента-источника до свободной поверхности и вниз до j-го датчика давления или положения измерения в ближней зоне;

R - коэффициент отражения свободной поверхности; c - скорость распространения волн давления в жидкой среде; и

n - количество датчиков давления в ближней зоне и количество элементов-источников.

На фиг. 7 показан изометрический вид поднабора датчиков давления и соответствующих элементов-источников акустического источника, состоящего из n датчиков давления и n элементов-источников. В примере, представленном на фиг. 7, прямоугольные параллелепипеды, такие как параллелепипед 702, представляют датчики давления, а цилиндры, такие как цилиндр 704, представляют элементы-источники. Как показано на фиг. 7 и описано выше со ссылкой на фиг. 4, каждый элемент-источник имеет соответствующий ему датчик давления, а каждый датчик давления расположен в ближней зоне элементаисточника для измерения сигнатуры ближней зоны соответствующего элемента-источника. Например, как показано на фиг. 7, j-й датчик давления 706 измеряет меняющееся во времени поле волн давления для получения записываемой сигнатуры ближней зоны p_j^rec(t), связанной с j-м элементом-источником 708. На фиг. 7 также показаны параметры, используемые в уравнении (1) для вычисления меняющейся во времени моделируемой сигнатуры ближней зоны pj^mod(t) на основе моделируемых условных сигнатур p i(t). Пунктирная стрелка направления 710 представляет расстояние rij от i-го элемента-источника 714 до j-го датчика давления 706, а стрелки направления 711 и 712 представляют полное расстояние rjj от i-го элемента-источника 714 до свободной поверхности 716 и вниз до j-го датчика давления 706.

На фиг. 8 показан график фактической записываемой сигнатуры ближней зоны pj^rec(t) и фактической моделируемой сигнатуры ближней зоны pj^rec(t) во временной области. На фиг. 8 горизонтальная ось 802 представляет время, а вертикальная ось 804 представляет давление. Тонкая кривая 806 представляет меняющуюся во времени записываемую сигнатуру ближней зоны pj^rec(t), а жирная кривая 808 представляет меняющуюся во времени моделируемую сигнатуру ближней зоны pj^mod(t) для j-го элементаисточника акустического источника. Острый положительный пик 810 представляет первоначальный сброс давления пузыря, выпущенного из пушки, а второй отрицательный пик 812 представляет "волнуспутник источника". Как показано на фиг. 8, моделируемая сигнатура ближней зоны практически соответствует общей форме записываемой сигнатуры ближней зоны, однако при внимательном рассмотрении кривых 806 и 808 выясняется, что моделируемая сигнатура ближней зоны не соответствует изменениям во времени записываемой сигнатуры ближней зоны.

Возвращаясь к фиг. 6, отметим, что в блоке 605 записываемая сигнатура ближней зоны pj^rec(t) преобразуется из временной области в частотную область, а в блоке 606 моделируемая сигнатура ближней зоны pj^mod(t) преобразуется из временной области в частотную область. Например, записываемую сигнатуру ближней зоны можно преобразовать с помощью дискретного преобразования Фурье, задаваемого уравнением:

Ж— 1.

ψ) = У pj-ίί

έΐ (²)’

где β=0, 1,2, ...,N-1; N - количество временных выборок; ωβ - β-я выборка круговой частоты; и Ц время выборки.

Моделируемую сигнатуру ближней зоны можно преобразовать с помощью дискретного преобразования Фурье, задаваемого уравнением

я-t

) = J

- 6 030514

На практике записываемую сигнатуру ближней зоны и моделируемую сигнатуру ближней зоны можно преобразовать с помощью быстрого преобразования Фурье для обеспечения эффективности вычислений.

На фиг. 9 показан график частотного спектра, состоящего из записываемой сигнатуры ближней зоны pj^rec(o) и моделируемой сигнатуры ближней зоны pj^mod(o) в частотной области. Горизонтальная ось 902 представляет круговую частоту, а вертикальная ось 904 представляет амплитуду в дБ. Тонкая кривая 906 представляет записываемую сигнатуру ближней зоны p_j^rec(ra), а жирная кривая 908 - моделируемую сигнатуру ближней зоны pj"^oll(ro). Визуальное изучение кривых 906 и 908 показывает, что записываемая сигнатура ближней зоны pj^rec(o) и моделируемая сигнатура ближней зоны pj^mod(o) имеют сходную общую форму во всем частотном диапазоне, представленном на фиг. 9, но не совпадают в отношении более мелких изменений амплитуды. На практике записываемая сигнатура ближней зоны pj^rec(o) обеспечивает более точное определение характеристик истинной сигнатуры ближней зоны, чем моделируемая сигнатура ближней зоны pj^mod(o) для низких частот (т.е. для частот, меньших, чем ω1 910), при этом моделируемая сигнатура ближней зоны pj^mod(<O) обеспечивает более точное определение характеристик истинной сигнатуры ближней зоны, чем записываемая сигнатура ближней зоны pj^rec(<O) для высоких частот (т.е. для частот, больших, чем ω2 912). Основные ошибки в записываемой сигнатуре ближней зоны pj^rec((a) обычно обусловлены высокочастотными помехами, вызванными взаимным влиянием каналов, а также движением, вызванным возбуждением мощных, расположенных рядом элементов-источников, тогда как моделируемая сигнатура ближней зоны опирается на тщательную калибровку с помощью данных фактических измерений, выполняемых на больших расстояниях от элементов-источников, которые не зашумлены теми же помехами, что данные измерений в ближней зоне. Кроме того, при моделировании используется ряд входных параметров, таких как положение элементов-источников, давление и температура воды. С другой стороны, основные ошибки в моделируемой сигнатуре ближней зоны pj^mod(iO) обычно обусловлены импульсами, такими как пульсации пузырей, выпускаемых пневмопушками, но, поскольку эти импульсы возникают на низких частотах, неопределенность в моделируемой сигнатуре ближней зоны выше на более низких частотах. Вследствие этого записываемая сигнатура ближней зоны pj^rec((a) наиболее достоверна для частот, меньших, чем ω1, однако на нее нельзя опираться при определении характеристик сигнатуры ближней зоны для всего частотного диапазона, при этом моделируемая сигнатура ближней зоны pj^mod(<O) наиболее достоверна для частот, больших, чем ω2, но на нее также нельзя опираться при определении характеристик сигнатуры ближней зоны для всего частотного диапазона. В частотном диапазоне между частотами ω₁ и ω₂ пунктирные линии 914 и 912 отмечают границы переходной зоны, в которой записываемая сигнатура ближней зоны pj^rec(<O) становится менее достоверной, а моделируемая сигнатура ближней зоны pj^mod(<O) становится более достоверной для определения характеристик сигнатуры ближней зоны. Как показано на фиг. 9, записываемая и моделируемая сигнатуры ближней зоны хорошо согласуются друг с другом в интервале между ω₀ и ω₁ 914. Спектр находится под небольшим воздействием пульсаций пузыря для частот, больших, чем ω₀, и имеет менее сложный характер для частот, больших, чем ω₀. Вследствие этого любая сигнатура ближней зоны между ω₀ и ω₁ может использоваться для калибровки другой сигнатуры ближней зоны. Например, в интервале между ω₀ и ω₁, измеряемые сигнатуры ближней зоны могут использоваться для калибровки моделируемых сигнатур ближней зоны, или моделируемые сигнатуры ближней зоны могут использоваться для калибровки измеряемых сигнатур ближней зоны.

Возвращаясь к фиг. 6, отметим, что в блоках 607-612 способ объединяет наиболее достоверные части записываемой сигнатуры ближней зоны с наиболее достоверными частями моделируемой сигнатуры ближней зоны с целью вычисления достоверной сигнатуры ближней зоны для j-го элемента-источника во всей частотной области. В частности, способ объединяет низкочастотную часть записываемой сигнатуры ближней зоны с высокочастотной частью моделируемой сигнатуры ближней зоны для получения сигнатуры ближней зоны, связанной с j-м элементом-источником во всей частотной области, с помощью уравнения

ДСш) = + [1, % ₍₄),

где Sj - коэффициент масштабирования, вычисляемый ниже в блоке 609; и ν(ω) - весовая функция для перехода от записываемой сигнатуры ближней зоны pj^rec(<O) к моделируемой сигнатуре ближней зоны pj^mod(<O) в качестве функции частоты ω.

Весовая функция ν(ω) имеет свойства, задаваемые выражениями

Например, подходящая весовая функция описана ниже со ссылкой на блок 610. В блоке 607, вместо того, чтобы использовать визуальное изучение для сравнения записываемой сигнатуры ближней зоны с

- 7 030514

моделируемой сигнатурой ближней зоны, как описано выше со ссылкой на фиг. 9, можно использовать спектральную когерентность для сравнения записываемой сигнатуры ближней зоны и моделируемой сигнатуры ближней зоны в частотной области. Спектральную когерентность можно вычислить с использованием выражения

где

Спектральная когерентность C_rm представляет собой дробную величину, которая располагается в диапазоне между "0" и "1" и может использоваться в качестве меры для определения степени корреляции записываемой и моделируемой сигнатур ближней зоны, при этом "0" указывает на отсутствие корреляции, а "1" - на сильную корреляцию.

На фиг. 10 показан график частотного спектра, представленного на фиг. 9, и гипотетическое изображение кривой спектральной когерентности. На фиг. 10 вертикальная ось 1002 представляет ось спектральной когерентности, а штрих-пунктирная линия 1004 представляет спектральную когерентность в диапазоне частот. В пределах диапазона частот между ω₀ и ω_1; определяемого пунктирными линиями 910 и 914 соответственно, наблюдается наибольшая спектральная когерентность 1006, которая указывает на то, что записываемая сигнатура ближней зоны ρ/^εε(ω) и моделируемая сигнатура ближней зоны ρ^“(ω) согласуются друг с другом в диапазоне частот между ω₀ и ω₁. Однако за пределами диапазона от ω₀ до ω! спектральная когерентность ниже, и это указывает на то, что записываемая сигнатура ближней зоны ρ/^εε(ω) обеспечивает более точное определение характеристик истинной сигнатуры ближней зоны, чем моделируемая сигнатура ближней зоны ρ^“(ω) в низкочастотном диапазоне, а моделируемая сигнатура ближней зоны ρ™£ω) обеспечивает более точное определение характеристик истинной сигнатуры ближней зоны, чем записываемая сигнатура ближней зоны ρ/^εε(ω) в низкочастотном диапазоне.

Возвращаясь к фиг. 6, отметим, что в блоке ветвления 608, когда калибровка датчиков давления не определена, алгоритм согласно данному способу переходит к блоку 609. В противном случае алгоритм переходит к блоку 610. В блоке 609 записываемые сигнатуры ближней зоны масштабируются в соответствии с моделируемыми сигнатурами ближней зоны при помощи части спектра с наибольшей спектральной когерентностью. Например, записываемая сигнатура ближней зоны может масштабироваться в соответствии с моделируемой сигнатурой ближней зоны путем вычисления коэффициента масштабирования, задаваемого выражением

р "''''“(ш)

S- = —^J (6),

где ω₀<ω<ω! - диапазон частот, в котором записываемая сигнатура ближней зоны ρ^^εε(ω) и моделируемая сигнатура ближней зоны ρ^^ο\ω) имеют наибольшую спектральную когерентность, как описано выше со ссылкой на фиг. 10. Когда калибровка датчиков давления известна, масштабирующий коэффициент Sj используется для приведения единицы измеряемой сигнатуры ближней зоны (например, мВ) к единице давления (например, Па). В этом случае измеряемые сигнатуры ближней зоны могут использоваться для калибровки моделируемых сигнатур ближней зоны, если измеряемые и моделируемые сигнатуры ближней зоны не согласуются друг с другом. В блоке 610 весовую функцию для ω₁<ω<ω₂ можно вычислить при помощи, например, весовой функции Хеннинга, задаваемой выражением:

1

ΐί-'(ω) = -[1 + соз(ж/(ш))]

2 (7\

где Γ(ω) - функция.

Когда функция Γ(ω) располагается в диапазоне между "-1" и "0", весовая функция W(o) располагается между "0" и "1", а когда функция Γ(ω) располагается в диапазоне между "0" и "1", весовая функция W(co) располагается между "1" и "0". Например, функция Γ(ω) может представлять собой линейную

- 8 030514

функцию, задаваемую выражением

где ωι<ω<ω₂.

В этом примере функция располагается между "0" и "1", так как частота ω возрастает в диапазоне от ω₁ до ω₂. Альтернативно, различные типы функций ί(ω) и весовых функций W(ro) могут использоваться, чтобы контролировать влияние записанной или моделируемой сигнатуры ближней зоны в диапазоне частот ω₁<ω₂. В блоке 611 сигнатура ближней зоны, связанная с j-м элементом-источником, вычисляется в соответствии с уравнением (4). На фиг. 11 показан график частотного спектра, представленного на фиг. 9, с функциями, используемыми для вычисления сигнатуры ближней зоны по отдельным участкам определенной частотной области. В блоке 612 результирующая сигнатура ближней зоны ^^ωχ заданная уравнением (4), преобразуется из частотной области во временную область при помощи обратного преобразования. Например, результирующую сигнатуру ближней зоны ρ,(ω) можно преобразовать из частотной области во временную при помощи обратного преобразования Фурье для получения результирующей сигнатуры ближней зоны во временной области, задаваемой следующим уравнением:

где α=0, 1, 2...,N-1; и

Ρ)(ωβ) задано уравнением (4).

На практике для обеспечения эффективности вычислений может использоваться обратное быстрое преобразование Фурье. В блоке 613, когда имеется большее количество элементов-источников, операции, связанные с блоками 602-612, повторяются, пока результирующая сигнатура ближней зоны Pj(t) не будет вычислена для каждого из n элементов-источников. В противном случае алгоритм данного способа переходит к блоку 614. В блоке 614, n условных сигнатур источников вычисляются на основе сигнатур ближней зоны pj(t) путем решения системы n уравнений с n неизвестными, задаваемых выражением

где Pj(t) - результирующая сигнатура ближней зоны, вычисленная в блоке 612; и

Pj(t) - n неизвестных условных сигнатур источников, связанных с каждым из n датчиков давления.

n условных сигнатур p_j(t) могут быть вычислены с помощью уравнения (10) итерационным способом с использованием временных шагов. Для получения каждой условной сигнатуры источника вторичные кратные волны от окружающих элементов-источников и соответствующие волны-спутники вычитают из сигнатуры ближней зоны. К моменту времени t условные сигнатуры источников от окружающих

_r t > fi - —)

пушек p, в моменты ^с 'уже рассчитаны на более раннем временном шаге, поскольку и уже

известно. Данный способ основан на использовании датчиков давления ближней зоны, количество которых совпадает с количеством элементов-источников.

На фиг. 12 показан один иллюстрирующий пример обобщенной компьютерной системы, которая реализует результативный способ вычисления условных сигнатур источника на основе измеряемых сигнатур ближней зоны и моделируемых условных сигнатур источников и, таким образом, представляет систему обработки данных для выполнения сейсмического анализа, к которой относится настоящее описание. Внутренние компоненты многих малых, средних и больших компьютерных систем, а также специализированных систем хранения данных на базе процессора могут быть описаны применительно к этой обобщенной архитектуре, хотя каждая конкретная система может содержать компоненты, подсистемы и параллельные системы с архитектурой, аналогичной этой обобщенной архитектуре. Компьютерная система содержит один или несколько центральных процессоров (ЦП) 1202-1205, одно или несколько электронных запоминающих устройств 1208, соединенных с ЦП при помощи шины ЦП/подсистемы памяти 1210 или нескольких шин, первого моста 1212, который соединяет шину ЦП/подсистемы памяти 1210 с дополнительными шинами 1214 и 1216 или другие типы средств высокоскоростного соединения, включая многоканальные высокоскоростные последовательные линии связи. Эти шины или последовательные линии связи, в свою очередь, соединяют ЦП и память со специализированными процессорами, такими как графический процессор 1218 и один или несколько дополнительных мостов 1220, которые соединены с высокоскоростными последовательными каналами или с несколькими контроллерами 12221227, такими как контроллер 1227, который обеспечивает доступ к различным типам машиночитаемых носителей, таких как машиночитаемый носитель 1228, электронным дисплеям, устройствам ввода и другим подобным компонентам, подкомпонентам и вычислительным ресурсам. Электронные дисплеи, включая экран визуального отображения, громкоговорители и другие выходные интерфейсы и устройства ввода, в том числе мыши, клавиатуры, сенсорные панели и другие подобные входные интерфейсы,

- 9 030514

вместе образуют входные и выходные интерфейсы, которые позволяют компьютерной системе взаимодействовать с людьми-пользователями. Машиночитаемый носитель 1228 представляет собой устройство хранения данных, включая электронное запоминающее устройство, накопитель на оптических или магнитных дисках, USB-накопитель, флэш-память и другие подобные устройства хранения данных. Машиночитаемый носитель 1228 может использоваться для хранения машиночитаемых команд, связанных с описанными выше способами вычислений, а также для сохранения кодированных данных при выполнении операций сохранения, причем кодированные данные могут считываться из него при выполнении операций считывания компьютерными системами, системами хранения данных и периферийными устройствами.

Хотя настоящее изобретение описано применительно к конкретным вариантам осуществления, оно не ограничивается этими вариантами осуществления. Специалисту в данной области будут понятны модификации, не отступающие от существа настоящего изобретения. Например, любое количество различных вариантов реализации способа компьютерной обработки, которые осуществляют эффективные вычисления условных сигнатур источника, могут проектироваться и разрабатываться с помощью различных языков программирования и компьютерных платформ путем изменения различных параметров реализации, включая управляющие структуры, переменные, структуры данных, модульную организацию и другие подобные параметры. Вычислительные представления волновых полей, операторов и других вычислительных объектов могут быть реализованы различными путями.

Следует понимать, что вышеприведенное описание раскрытых вариантов осуществления представлено для того, чтобы позволить любому специалисту воспроизвести или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут очевидны специалистам, при этом общие принципы, определенные в настоящем описании, могут применяться к другим вариантам осуществления без выхода за пределы существа и объема раскрытия настоящего изобретения. Таким образом, настоящее раскрытие изобретения не ограничивается представленными в нем вариантами осуществления, но предполагает самую широкую сферу применения, согласующуюся с принципами и новыми признаками, раскрытыми в настоящем описании.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ определения условных сигнатур источников элементов-источников акустического источника, включающий следующие шаги:

активируют элементы-источники акустического источника в водном слое, причем каждый элементисточник имеет соответствующий ему датчик давления;

получают записываемую сигнатуру ближней зоны для каждого элемента-источника путем ее измерения соответствующими датчиками давления;

при этом для каждого элемента-источника акустического источника

вычисляют моделируемую сигнатуру ближней зоны этого элемента-источника как линейную комбинацию моделируемых условных сигнатур источника элементов-источников, умноженных на обратную величину расстояния от каждого элемента-источника до датчика давления в ближней зоне, и линейную комбинацию моделируемых условных сигнатур источника элементов-источников, умноженных на коэффициент отражения и на обратную величину расстояния от каждого элемента-источника до свободной поверхности и до датчика давления в ближней зоне, причем каждая моделируемая условная сигнатура источника связана с элементом-источником акустического источника;

определяют диапазон частот, в пределах которого записываемая сигнатура ближней зоны и моделируемая сигнатура ближней зоны имеют наибольшую спектральную когерентность;

определяют для датчика давления коэффициент масштабирования в виде отношения моделируемой сигнатуры ближней зоны к записываемой сигнатуре ближней зоны в указанном диапазоне частот;

вычисляют результирующую сигнатуру ближней зоны элемента-источника путем взвешенного суммирования весовой функции, умноженной на записываемую сигнатуру ближней зоны элементаисточника и указанный коэффициент масштабирования, а также величины, равной один минус весовая функция, умноженной на моделируемую сигнатуру ближней зоны; и

вычисляют условные сигнатуры источников каждого элемента-источника на основе уравнений, определяемых результирующими сигнатурами ближней зоны, причем каждая условная сигнатура источника представляет собой изолированную сигнатуру давления, создаваемого элементом-источником в акустическом источнике.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает следующие шаги: сравнивают моделируемую сигнатуру ближней зоны с записываемой сигнатурой ближней зоны в частотной области при помощи спектральной когерентности для определения диапазона частот, в котором записываемая сигнатура ближней зоны и моделируемая сигнатура ближней зоны согласованы друг с другом; и масштабируют записываемую сигнатуру ближней зоны для приведения в соответствие с моделируемой сигнатурой ближней зоны при помощи моделируемой и записываемой сигнатур ближней зоны в диапазоне частот, когда калибровка датчиков давления акустического источника неизвестна.

- 10 030514
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает следующие шаги: сравнивают моделируемую сигнатуру ближней зоны с записываемой сигнатурой ближней зоны в частотной области при помощи спектральной когерентности для определения диапазона частот, в котором записываемая сигнатура ближней зоны и моделируемая сигнатура ближней зоны согласованы друг с другом; преобразуют моделируемые сигнатуры ближней зоны для приведения к единице давления и масштабируют моделируемую сигнатуру ближней зоны для приведения в соответствие с записываемой сигнатурой ближней зоны при помощи моделируемой и записываемой сигнатур ближней зоны в диапазоне частот, когда калибровка датчиков давления акустического источника известна.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает следующие шаги: преобразуют моделируемую сигнатуру ближней зоны из временной области в частотную область и преобразуют записываемую сигнатуру ближней зоны из временной области в частотную область.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что шаг вычисления сигнатуры ближней зоны путем взвешенного суммирования записываемой сигнатуры ближней зоны элемента-источника и моделируемой сигнатуры ближней зоны включает вычисление сигнатуры ближней зоны в частотной области.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что шаг вычисления сигнатуры ближней зоны путем взвешенного суммирования записываемой сигнатуры ближней зоны и моделируемой сигнатуры ближней зоны включает следующие шаги: присваивают высокий весовой коэффициент записываемой сигнатуре ближней зоны и низкий весовой коэффициент моделируемой сигнатуре ближней зоны там, где записываемая сигнатура ближней зоны более достоверна, чем моделируемая сигнатура ближней зоны; и присваивают низкий весовой коэффициент записываемой сигнатуре ближней зоны и высокий весовой коэффициент моделируемой сигнатуре ближней зоны там, где записываемая сигнатура ближней зоны менее достоверна, чем моделируемая сигнатура ближней зоны.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что шаг вычисления условных сигнатур источников на основе сигнатур ближней зоны включает преобразование сигнатур ближней зоны из частотной области во временную область.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждая записываемая сигнатура ближней зоны характеризует волновое поле давления, измеряемое в ближней зоне соответствующего элемента-источника.
9. Машиночитаемый носитель данных, содержащий закодированные на нем машиночитаемые команды для обеспечения выполнения одним или более процессорами компьютерной системы способа по п.1.
10. Носитель по п.9, отличающийся тем, что команды обеспечивают выполнение следующих операций: сравнение моделируемой сигнатуры ближней зоны с записываемой сигнатурой ближней зоны в частотной области при помощи спектральной когерентности для определения диапазона частот, в котором записываемая сигнатура ближней зоны и моделируемая сигнатура ближней зоны согласованы друг с другом; и масштабирование записываемой сигнатуры ближней зоны для приведения в соответствие с моделируемой сигнатурой ближней зоны при помощи моделируемой и записываемой сигнатур ближней зоны в диапазоне частот, когда калибровка датчиков давления акустического источника неизвестна.
11. Носитель по п.9, отличающийся тем, что команды обеспечивают выполнение следующих операций: сравнение моделируемой сигнатуры ближней зоны с записываемой сигнатурой ближней зоны в частотной области при помощи спектральной когерентности для определения диапазона частот, в котором записываемая сигнатура ближней зоны и моделируемая сигнатура ближней зоны согласованы друг с другом; преобразование моделируемых сигнатур ближней зоны для приведения к единице давления и масштабирование моделируемой сигнатуры ближней зоны для приведения в соответствие с записываемой сигнатурой ближней зоны при помощи моделируемой и записываемой сигнатур ближней зоны в диапазоне частот, когда калибровка датчиков давления акустического источника известна.
12. Носитель по п.9, отличающийся тем, что команды обеспечивают выполнение следующих операций: преобразование моделируемой сигнатуры ближней зоны из временной области в частотную область и преобразование записываемой сигнатуры ближней зоны из временной области в частотную область.
13. Носитель по п.9, отличающийся тем, что вычисление сигнатуры ближней зоны путем взвешенного суммирования записываемой сигнатуры ближней зоны и моделируемой сигнатуры ближней зоны включает вычисление сигнатуры ближней зоны в частотной области.
14. Носитель по п.9, отличающийся тем, что вычисление сигнатуры ближней зоны путем взвешенного суммирования записываемой сигнатуры ближней зоны и моделируемой сигнатуры ближней зоны включает следующее: присваивание высокого весового коэффициента записываемой сигнатуре ближней зоны и низкого весового коэффициента моделируемой сигнатуре ближней зоны там, где записываемая сигнатура ближней зоны более достоверна, чем моделируемая сигнатура ближней зоны; и присваивание низкого весового коэффициента записываемой сигнатуре ближней зоны и высокого весового коэффициента моделируемой сигнатуре ближней зоны там, где записываемая сигнатура ближней зоны менее достоверна, чем моделируемая сигнатура ближней зоны.
15. Носитель по п.9, отличающийся тем, что вычисление условных сигнатур источников на основе сигнатур ближней зоны включает преобразование сигнатур ближней зоны из частотной области во вре- 11 030514

менную область.
16. Носитель по п.9, отличающийся тем, что каждая записываемая сигнатура ближней зоны характеризует волновое поле давления, измеряемое в ближней зоне соответствующего элемента-источника.
17. Компьютерная система для выполнения способа по п.1, включающая следующие компоненты: один или более процессоров;

одно или более устройств хранения данных и

программу, записанную в одном или более устройствах хранения данных и исполняемую одним или более процессорами, обеспечивающую выполнение следующих операций:

считывание записываемых сигнатур ближней зоны, связанных с каждым из элементов-источников из одного или более устройств хранения данных;

вычисление моделируемых сигнатур ближней зоны для каждого элемента-источника акустического источника как линейной комбинации моделируемых условных сигнатур элементов-источников, умноженных на обратную величину расстояния от каждого элемента-источника до датчика давления в ближней зоне, и линейной комбинации моделируемых условных сигнатур источника элементов-источников, умноженных на коэффициент отражения и на обратную величину расстояния от каждого элементаисточника до свободной поверхности и до датчика давления в ближней зоне;

определение диапазона частот, в пределах которого записываемая сигнатура ближней зоны и моделируемая сигнатура ближней зоны имеют наибольшую спектральную когерентность;

определение для датчика давления коэффициента масштабирования в виде отношения моделируемой сигнатуры ближней зоны к записываемой сигнатуре ближней зоны в указанном диапазоне частот;

вычисление результирующей сигнатуры ближней зоны для каждого элемента-источника путем взвешенного суммирования весовой функции, умноженной на записываемую сигнатуру ближней зоны и указанный коэффициент масштабирования, а также величины, равной один минус весовая функция, умноженной на моделируемую сигнатуру ближней зоны; и

вычисление условных сигнатур источников каждого элемента-источника на основе уравнений, определяемых результирующими сигнатурами ближней зоны, причем каждая условная сигнатура источника представляет собой изолированную сигнатуру давления, создаваемого элементом-источником в акустическом источнике.
18. Система по п.17, отличающаяся тем, что программа обеспечивает выполнение следующих операций: сравнение моделируемой сигнатуры ближней зоны с записываемой сигнатурой ближней зоны в частотной области при помощи спектральной когерентности для определения диапазона частот, в котором записываемая сигнатура ближней зоны и моделируемая сигнатура ближней зоны согласованы друг с другом; и масштабирование записываемой сигнатуры ближней зоны для приведения в соответствие с моделируемой сигнатурой ближней зоны при помощи моделируемой и записываемой сигнатур ближней зоны в диапазоне частот, когда калибровка датчиков давления акустического источника неизвестна.
19. Система по п.17, отличающаяся тем, что программа обеспечивает выполнение следующих операций: сравнение моделируемой сигнатуры ближней зоны с записываемой сигнатурой ближней зоны в частотной области при помощи спектральной когерентности для определения диапазона частот, в котором записываемая сигнатура ближней зоны и моделируемая сигнатура ближней зоны согласованы друг с другом; преобразование моделируемых сигнатур ближней зоны для приведения к единице давления и масштабирование моделируемой сигнатуры ближней зоны для приведения в соответствие с записываемой сигнатурой ближней зоны при помощи моделируемой и записываемой сигнатур ближней зоны в диапазоне частот, когда калибровка датчиков давления акустического источника известна.
20. Система по п.17, отличающаяся тем, что программа обеспечивает выполнение следующих операций: преобразование моделируемой сигнатуры ближней зоны из временной области в частотную область и преобразование записываемой сигнатуры ближней зоны из временной области в частотную область.
21. Система по п.17, отличающаяся тем, что вычисление сигнатуры ближней зоны путем взвешенного суммирования записываемой сигнатуры ближней зоны и моделируемой сигнатуры ближней зоны включает вычисление сигнатуры ближней зоны в частотной области.
22. Система по п.17, отличающаяся тем, что вычисление сигнатуры ближней зоны путем взвешенного суммирования записываемой сигнатуры ближней зоны и моделируемой сигнатуры ближней зоны включает следующее: присваивание высокого весового коэффициента записываемой сигнатуре ближней зоны и низкого весового коэффициента моделируемой сигнатуре ближней зоны там, где записываемая сигнатура ближней зоны более достоверна, чем моделируемая сигнатура ближней зоны; и присваивание низкого весового коэффициента записываемой сигнатуре ближней зоны и высокого весового коэффициента моделируемой сигнатуре ближней зоны там, где записываемая сигнатура ближней зоны менее достоверна, чем моделируемая сигнатура ближней зоны.
23. Система по п.17, отличающаяся тем, что вычисление условных сигнатур источников на основе сигнатур ближней зоны включает преобразование сигнатур ближней зоны из частотной области во временную область.

- 12 030514