JP2659461B2 - 反響抑制のための改良された方法 - Google Patents
反響抑制のための改良された方法Info
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】 この発明は、対になった地震センサにより受信された
データを処理するための改良された方法を教示するもの
であり、この対になったセンサは種類が異なる。さらに
詳細には、この方法は比較的浅い海域での海洋地震探査
時に時々見られる水柱反響干渉の抑制に関連する。
データを処理するための改良された方法を教示するもの
であり、この対になったセンサは種類が異なる。さらに
詳細には、この方法は比較的浅い海域での海洋地震探査
時に時々見られる水柱反響干渉の抑制に関連する。
海洋地震調査の過程で、音響センサの長いひもが水中
を牽引される。定期的に、音響ソースは、反射地震波の
場を生成すべく、水面下の地層に音波をあて、その反射
地震波の場は、センサによって検出されて電気信号に変
換され、この電気信号は、ケーブルを通して船に送信さ
れる。対象とされた水面下の地層の地形図を表示するた
めに、信号は記録されて後に処理される。
を牽引される。定期的に、音響ソースは、反射地震波の
場を生成すべく、水面下の地層に音波をあて、その反射
地震波の場は、センサによって検出されて電気信号に変
換され、この電気信号は、ケーブルを通して船に送信さ
れる。対象とされた水面下の地層の地形図を表示するた
めに、信号は記録されて後に処理される。
海洋環境では、反射波の場は、それ自身を流体力学的
圧力の変動としてまたは粒子速度の変動として表現す
る。センサは異なる種類であってもよい。すなわち、そ
れらは圧力変動を測定する（水中聴音器）ように、また
は粒子速度を測定する（地中聴検器）ように設計されて
よい。場における克服すべき問題点によっては、一方ま
たは他方または両方の型式のセンサが、同じひも上に設
置されてもよい。
圧力の変動としてまたは粒子速度の変動として表現す
る。センサは異なる種類であってもよい。すなわち、そ
れらは圧力変動を測定する（水中聴音器）ように、また
は粒子速度を測定する（地中聴検器）ように設計されて
よい。場における克服すべき問題点によっては、一方ま
たは他方または両方の型式のセンサが、同じひも上に設
置されてもよい。
25〜200フィートのオーダの比較的浅い海では、いわ
ゆるベイ・ケーブルが使用される。深い海で行われるよ
うに船の後ろで連続的に牽引される代わりに、ここでは
センサひもは海底に直に据えつけられる。慣習的に、ジ
ンバル装着された地中聴検器が、海床の粒子速度を測定
するために選択されるセンサである。数百個または数千
個ものセンサが配備されることもあり、センサの電気的
出力は適切なデータ記録計へ多重化される。
ゆるベイ・ケーブルが使用される。深い海で行われるよ
うに船の後ろで連続的に牽引される代わりに、ここでは
センサひもは海底に直に据えつけられる。慣習的に、ジ
ンバル装着された地中聴検器が、海床の粒子速度を測定
するために選択されるセンサである。数百個または数千
個ものセンサが配備されることもあり、センサの電気的
出力は適切なデータ記録計へ多重化される。
図１は、海水本体14の下の海底16に置いた海底ケーブ
ル12を取り扱う船10を示す。周知のように海面18は、反
射性の空気／水界面を形成する。海底もまた通常は音響
インピーダンスに依存する良好な反射物である。速度セ
ンサ（地中聴検器）20および圧力センサ22（水中聴音
器）は海底に一緒に配置されて、ケーブル12内の別々の
電気チャネルに接続され、このチャネルを通してその信
号が船10上の記録保管・処理装置（図示せず）に送信さ
れる。単純化するためにセンサを２個だけ示す。定期的
に、ソース13は音波の場15を発生し、それは大地17へと
伝播し、そこで水面下の地層で反射され、24のような反
射波の場として戻ってくる。ソース13は、船10によって
または別の発砲用ボート（図示せず）によって発火され
る。
ル12を取り扱う船10を示す。周知のように海面18は、反
射性の空気／水界面を形成する。海底もまた通常は音響
インピーダンスに依存する良好な反射物である。速度セ
ンサ（地中聴検器）20および圧力センサ22（水中聴音
器）は海底に一緒に配置されて、ケーブル12内の別々の
電気チャネルに接続され、このチャネルを通してその信
号が船10上の記録保管・処理装置（図示せず）に送信さ
れる。単純化するためにセンサを２個だけ示す。定期的
に、ソース13は音波の場15を発生し、それは大地17へと
伝播し、そこで水面下の地層で反射され、24のような反
射波の場として戻ってくる。ソース13は、船10によって
または別の発砲用ボート（図示せず）によって発火され
る。
上昇する圧縮性反射波の場の到来24は海底の地中聴検
器20に打ち当たり、業界基準により、図２の26に示すよ
うに正方向の電気的インパルスを生成する。反射事象は
上昇を継続し、空気／水界面18に打ち当たり、そこで下
方へと再反射され、180゜の位相反転の後、ゴースト反
射として上面から地中聴検器に打ち当たる。通常、地中
聴検器の上面に印加される圧縮性パルスは負方向の電気
的インパルスを生成する。しかし、水面での位相反転の
ために、第一のゴースト反射は、図２で任意の振幅スケ
ールについてブロットした第二の正方向の電気的インパ
ルス30を生成する。海底面と水面のなめらかさの音響イ
ンピーダンスに依存して、理髪店内の相対する鏡の中で
多重反射が見られるのと全く同様に、波の場は海底面と
水面の間を何回も行ったり来たりして反射（反響）する
ことがある。第二のゴースト反射即ちマルチプル32は負
のパルスである。以降のマルチプルは、交互に正極性と
負極性を繰り返す。干渉性の多重反射は、記録されたデ
ータを台無しにする。反響効果は、潮位の低い海岸の砂
地や流砂のような湿地において観測されてきた。
器20に打ち当たり、業界基準により、図２の26に示すよ
うに正方向の電気的インパルスを生成する。反射事象は
上昇を継続し、空気／水界面18に打ち当たり、そこで下
方へと再反射され、180゜の位相反転の後、ゴースト反
射として上面から地中聴検器に打ち当たる。通常、地中
聴検器の上面に印加される圧縮性パルスは負方向の電気
的インパルスを生成する。しかし、水面での位相反転の
ために、第一のゴースト反射は、図２で任意の振幅スケ
ールについてブロットした第二の正方向の電気的インパ
ルス30を生成する。海底面と水面のなめらかさの音響イ
ンピーダンスに依存して、理髪店内の相対する鏡の中で
多重反射が見られるのと全く同様に、波の場は海底面と
水面の間を何回も行ったり来たりして反射（反響）する
ことがある。第二のゴースト反射即ちマルチプル32は負
のパルスである。以降のマルチプルは、交互に正極性と
負極性を繰り返す。干渉性の多重反射は、記録されたデ
ータを台無しにする。反響効果は、潮位の低い海岸の砂
地や流砂のような湿地において観測されてきた。
水中聴音器22は上昇する圧縮性反射波の場の到来を圧
縮性のパルスとして観測する。再び業界基準により、水
中聴音器は圧縮性パルスを、図２と同じ任意の振幅スケ
ールでプロットされた図３の36のような正方向の電気的
インパルスに変換する。水面からの第一のゴースト反射
は、疎密パルスとして下方へと進行し、水中聴音器22
は、これを負方向の電気的インパルス40として観測す
る。海底面と水面との間の第二の反射による第二のゴー
スト反射42は正である。以降のマルチプルは、交互に負
極性と正極性を示す。
縮性のパルスとして観測する。再び業界基準により、水
中聴音器は圧縮性パルスを、図２と同じ任意の振幅スケ
ールでプロットされた図３の36のような正方向の電気的
インパルスに変換する。水面からの第一のゴースト反射
は、疎密パルスとして下方へと進行し、水中聴音器22
は、これを負方向の電気的インパルス40として観測す
る。海底面と水面との間の第二の反射による第二のゴー
スト反射42は正である。以降のマルチプルは、交互に負
極性と正極性を示す。
パルス間の時間間隔τは、見かけの水深に水中減速度
（1/v）を乗算し２倍した積である。図１の28や38のよ
うな垂直入射に対しては、見かけの深さは真の水深であ
る。そうでなく、波の場44とパス45に関しては、見かけ
の深さは水深と水中減速度の２倍の積を入射角度αのコ
サイン（余弦）で除算したものである。
（1/v）を乗算し２倍した積である。図１の28や38のよ
うな垂直入射に対しては、見かけの深さは真の水深であ
る。そうでなく、波の場44とパス45に関しては、見かけ
の深さは水深と水中減速度の２倍の積を入射角度αのコ
サイン（余弦）で除算したものである。
このように、地中聴検器が第一の反射波の到来と第一
のゴーストの到来を同じ極性の電気的インパルスとして
観測するのに対して、水中聴音器は第一の反射波の到来
と第一のゴーストの到来を逆極性の電気的インパルスと
して観測する。したがって、一緒に配置した別々の種類
の２個のセンサを使用してそれらのサインを結合するこ
とにより、建設的に第一の到来エネルギーを強化するこ
とができ、かつ以降の反響性のマルチプルを破壊的に相
殺することができる。第二の利点は、別々のセンサ型式
により観測されるようなランダム・ノイズが必ずしも同
一性のあるものまたは相関性のあるものではないという
点に現れる。
のゴーストの到来を同じ極性の電気的インパルスとして
観測するのに対して、水中聴音器は第一の反射波の到来
と第一のゴーストの到来を逆極性の電気的インパルスと
して観測する。したがって、一緒に配置した別々の種類
の２個のセンサを使用してそれらのサインを結合するこ
とにより、建設的に第一の到来エネルギーを強化するこ
とができ、かつ以降の反響性のマルチプルを破壊的に相
殺することができる。第二の利点は、別々のセンサ型式
により観測されるようなランダム・ノイズが必ずしも同
一性のあるものまたは相関性のあるものではないという
点に現れる。
水中聴音器の信号と地中聴検器の信号との併合を成功
させるには、一方のセンサ型式からの信号が他方の型式
からの信号に適合するようにスケーリングされる必要が
ある。それらの伝達関数は、位相、振幅、周波数、減衰
において整合しなければならない。
させるには、一方のセンサ型式からの信号が他方の型式
からの信号に適合するようにスケーリングされる必要が
ある。それらの伝達関数は、位相、振幅、周波数、減衰
において整合しなければならない。
最も簡単明瞭なスケーリング方法は、２個のセンサか
らの記録された地震データのセットを分離し、機器の利
得効果を除去し、両方のデータ・セットに対して同一の
振幅復元関数を使用して、信号の振幅をバランスさせる
ことである。それぞれの第一到来の間の振幅比率がスケ
ール・ファクタである。しかし、ノイズや他の擾乱の存
在がその方法を過度に単純化させている。
らの記録された地震データのセットを分離し、機器の利
得効果を除去し、両方のデータ・セットに対して同一の
振幅復元関数を使用して、信号の振幅をバランスさせる
ことである。それぞれの第一到来の間の振幅比率がスケ
ール・ファクタである。しかし、ノイズや他の擾乱の存
在がその方法を過度に単純化させている。
1981年２月24日に付与され、この発明の譲受人に譲渡
された米国特許第4,253,164号の中でE.M.Hall.Jr.は、
加速度計または水中聴音器の伝達関数を地中聴検器の伝
達関数に整合される電気的ネットワークを教示してい
る。
された米国特許第4,253,164号の中でE.M.Hall.Jr.は、
加速度計または水中聴音器の伝達関数を地中聴検器の伝
達関数に整合される電気的ネットワークを教示してい
る。
1992年11月10日にF.J.Barrに付与された米国特許第5,
163,028号は、水中聴音器を地中聴検器に整合させるた
めの伝達関数を決定論的に計算し、且つセンサの海底へ
の結合上の不完全さを補償するアルゴリズムを教示して
いる。この方法は、選択された一緒に配置されたセンサ
の直上に位置する発砲から発生される、特殊な校正波の
場の使用を必要とする。校正発砲は、通常、地震探査を
始めるすぐ直前に発火される。
163,028号は、水中聴音器を地中聴検器に整合させるた
めの伝達関数を決定論的に計算し、且つセンサの海底へ
の結合上の不完全さを補償するアルゴリズムを教示して
いる。この方法は、選択された一緒に配置されたセンサ
の直上に位置する発砲から発生される、特殊な校正波の
場の使用を必要とする。校正発砲は、通常、地震探査を
始めるすぐ直前に発火される。
1990年12月18日にやはりF.J.Barrに付与された米国特
許第4,979,150号に、水柱反響を減ずるために地中聴検
器と共に配置された水中聴音器で使用するスケール・フ
ァクタを導き出すためのコンピュータ・プログラムが教
示されている。センサは海底より上の水中に一点に配置
してもよく、あるいは海底に配置することもできる。水
または海底物質の音響インピーダンスに由来するスケー
ル・ファクタは、決定論的にまたは統計的に計算するこ
とができる。前者の場合、前述の参考文献と同様にセン
サの直上で発砲される校正発砲を使用する。統計的な方
法には、決定論的方法に必要とされる発砲とセンサの位
置への特別な要求条件はない。統計的な方法は、それぞ
れのセンサにより記録された波列の自己相関関数および
相互相関関数の種々の組合せの間の比を繰り返し計算す
ることを含む。光路の角度に基づく、波の場の指向性に
関する補正が、導入されてもよい。
許第4,979,150号に、水柱反響を減ずるために地中聴検
器と共に配置された水中聴音器で使用するスケール・フ
ァクタを導き出すためのコンピュータ・プログラムが教
示されている。センサは海底より上の水中に一点に配置
してもよく、あるいは海底に配置することもできる。水
または海底物質の音響インピーダンスに由来するスケー
ル・ファクタは、決定論的にまたは統計的に計算するこ
とができる。前者の場合、前述の参考文献と同様にセン
サの直上で発砲される校正発砲を使用する。統計的な方
法には、決定論的方法に必要とされる発砲とセンサの位
置への特別な要求条件はない。統計的な方法は、それぞ
れのセンサにより記録された波列の自己相関関数および
相互相関関数の種々の組合せの間の比を繰り返し計算す
ることを含む。光路の角度に基づく、波の場の指向性に
関する補正が、導入されてもよい。
後に導入される概念である、適応性ノイズ・フィルタ
リングは、Bernard Widrow他によりProceedig of the I
EEE,v.63.n.12,1975年12月,1692〜1716頁で発表され
た、“Adaptive Noise Canceling:Principles and Appl
ications"の中で説明されている。
リングは、Bernard Widrow他によりProceedig of the I
EEE,v.63.n.12,1975年12月,1692〜1716頁で発表され
た、“Adaptive Noise Canceling:Principles and Appl
ications"の中で説明されている。
スケール・ファクタを計算する上記の既知の方法に対
する反対理由には、第一にランダム・ノイズの問題が含
まれる。特に、速度センサ（地中聴検器）は水中聴音器
に比較して非常にノイズが多い。統計的手法に関して
は、地中聴検器ノイズが相関処理の結果を必然的に汚染
する。第二に、相互相関比または自己相関比からスケー
ル・ファクタを決定する繰り返しプロセスにおいて、最
も適したスケール・ファクタを特定する収束係数が何ら
示唆されない。さらに、Barrにより教示されたような２
個のセンサからのデータの単純合計は、合計結果のSN比
を水中聴音器のそれに比較して低減させ得る。
する反対理由には、第一にランダム・ノイズの問題が含
まれる。特に、速度センサ（地中聴検器）は水中聴音器
に比較して非常にノイズが多い。統計的手法に関して
は、地中聴検器ノイズが相関処理の結果を必然的に汚染
する。第二に、相互相関比または自己相関比からスケー
ル・ファクタを決定する繰り返しプロセスにおいて、最
も適したスケール・ファクタを特定する収束係数が何ら
示唆されない。さらに、Barrにより教示されたような２
個のセンサからのデータの単純合計は、合計結果のSN比
を水中聴音器のそれに比較して低減させ得る。
「水中速度」または「速度サイン」に対して繰り返し
参照がなされる。別の方法で限定しない限り、「速度」
という用語は、そこを地震波の場が通過することによっ
て引き起こされる、媒体（大地または水）の粒子速度を
意味する簡略語である。速度という用語が他の意味で使
用される場合は、そのように限定されるだろう。圧力サ
イン、ノイズ・サイン、速度サインは、時間の関数とし
てそれぞれのパラメータの振幅レベルの量的な変動を参
照する。集合的な用語「ノイズ・サイン」は、あらゆる
望ましくない信号の全てを含むのに対して、「圧力」サ
インと「速度」サインは、求められている、探査に役立
つ地震信号である。
参照がなされる。別の方法で限定しない限り、「速度」
という用語は、そこを地震波の場が通過することによっ
て引き起こされる、媒体（大地または水）の粒子速度を
意味する簡略語である。速度という用語が他の意味で使
用される場合は、そのように限定されるだろう。圧力サ
イン、ノイズ・サイン、速度サインは、時間の関数とし
てそれぞれのパラメータの振幅レベルの量的な変動を参
照する。集合的な用語「ノイズ・サイン」は、あらゆる
望ましくない信号の全てを含むのに対して、「圧力」サ
インと「速度」サインは、求められている、探査に役立
つ地震信号である。
ノイズによってゆがめられない、水中聴音器と地中聴
検器のインパルス応答の間のスケール・ファクタを統計
的に決定する改良された方法への要求がある。さらに、
最適なスケール・ファクタを特定し、合計されたデータ
上の地中聴検器ノイズの影響を減じるために、収束係数
を明確に定義する方法に対する要求がある。
検器のインパルス応答の間のスケール・ファクタを統計
的に決定する改良された方法への要求がある。さらに、
最適なスケール・ファクタを特定し、合計されたデータ
上の地中聴検器ノイズの影響を減じるために、収束係数
を明確に定義する方法に対する要求がある。
この発明は、水柱反響を抑制するために地震データを
処理する改良された方法を提供する。この方法による
と、反射波の場は水域内で引き起こされる。反射波の場
は、埋め込まれたノイズを含む、圧力サインと速度サイ
ンとによって特徴づけられる。圧力サインと速度サイン
は、選択された併置された場所で同時に検出される。地
中聴検器のノイズ・サインは、速度サインと圧力サイン
とから適応的に推定される。ノイズ・サインは、きれい
な精製された速度サインを形成するために、逆極性で速
度サインへ加算される。選択されたスケール・ファクタ
が精製された速度サインに適用され、そして、圧力サイ
ンはスケーリングされ且つ精製された速度サインと合計
される。合計されたサインは、自己相関化される。
処理する改良された方法を提供する。この方法による
と、反射波の場は水域内で引き起こされる。反射波の場
は、埋め込まれたノイズを含む、圧力サインと速度サイ
ンとによって特徴づけられる。圧力サインと速度サイン
は、選択された併置された場所で同時に検出される。地
中聴検器のノイズ・サインは、速度サインと圧力サイン
とから適応的に推定される。ノイズ・サインは、きれい
な精製された速度サインを形成するために、逆極性で速
度サインへ加算される。選択されたスケール・ファクタ
が精製された速度サインに適用され、そして、圧力サイ
ンはスケーリングされ且つ精製された速度サインと合計
される。合計されたサインは、自己相関化される。
バリマックス関数が、合計サインのために計算され
る。上述のステップは何回も繰り返され、バリマックス
関数が最も密接に１に近づくまで各繰り返しにおいてス
ケール・ファクタを増加させる。
る。上述のステップは何回も繰り返され、バリマックス
関数が最も密接に１に近づくまで各繰り返しにおいてス
ケール・ファクタを増加させる。
この発明のある側面では、ノイズ抽出ステップは、埋
め込まれたノイズから信号を適応的に相殺するステップ
を含む。
め込まれたノイズから信号を適応的に相殺するステップ
を含む。
操作の機構および方法の両者に関してこの発明の特徴
であると信じられている新規な特徴は、その目的や利点
と共に、以下の詳細な説明と図面とからよりよく理解さ
れよう。ここで、この発明は説明だけの目的で例を通し
て説明されるが、この発明の限界を規定することを意図
したものではない。
であると信じられている新規な特徴は、その目的や利点
と共に、以下の詳細な説明と図面とからよりよく理解さ
れよう。ここで、この発明は説明だけの目的で例を通し
て説明されるが、この発明の限界を規定することを意図
したものではない。
図１は、浅い海底に据えつけられた異なる種類の２個
の地震センサの配置を示す。
の地震センサの配置を示す。
図２は、一次反射とゴースト反射への速度センサの応
答を示す。
答を示す。
図３は、一次反射とゴースト反射への圧力センサの応
答を示す。
答を示す。
図４は、適応性ノイズ回収論理と、水中聴音器から地
中聴検器への適応性フィルタとを図示する。
中聴検器への適応性フィルタとを図示する。
図５は、速度センサ信号を圧力センサ信号にスケーリ
ングする方法を定義するための操作シーケンスを示す。
そして、 図６は現在好ましい操作モードを図示している流れ図
である。
ングする方法を定義するための操作シーケンスを示す。
そして、 図６は現在好ましい操作モードを図示している流れ図
である。
一見したところ、以前に指摘したように、一緒に配置
された水中聴音器の振幅等化出力をもつ地中聴検器出力
の合計が多重反射を相殺するように思われる。問題の解
決はいくぶん複雑である。地中聴検器は、水中聴音器と
比較して本質的にノイズが多い。そのノイズは、何とか
して除去されなければならない。図２と図３で示したサ
インはディラック関数として理想化されているのに対し
て、実際には、信号は、センサの伝達関数を表している
過渡的波形を繰り込んだ、理想化された波形から成る。
された水中聴音器の振幅等化出力をもつ地中聴検器出力
の合計が多重反射を相殺するように思われる。問題の解
決はいくぶん複雑である。地中聴検器は、水中聴音器と
比較して本質的にノイズが多い。そのノイズは、何とか
して除去されなければならない。図２と図３で示したサ
インはディラック関数として理想化されているのに対し
て、実際には、信号は、センサの伝達関数を表している
過渡的波形を繰り込んだ、理想化された波形から成る。
引き続き考察を進める中で、データは、反射進行時間
の関数としてインデックスを付された、離散的なサンプ
ルの形であることが理解されるべきである。
の関数としてインデックスを付された、離散的なサンプ
ルの形であることが理解されるべきである。
地中聴検器の速度サインの最良の推定を適応的に行う
ために、水中聴音器の圧力サインをフィルタリングする
ことから始める。その後、最良に推定された地中聴検器
サインが、埋め込まれたノイズ・サインをも含む対応す
る実際の地中聴検器サインから引き算される。そのステ
ップは地中聴検器サインを相殺するという傾向があり、
それによってほぼ純粋のノイズ・サインを回収すること
を可能にする。その間に、少なくとも概念的に、オリジ
ナルの、実際のノイズの多い地中聴検器信号は、一時的
に、保管される。ノイズ・サインが回収された後、埋め
込まれたノイズを加えたオリジナルの実際の地中聴検器
サインは保管庫から取り出され、対応するノイズ・サイ
ンがそれから引き算され、きれいな精製された地中聴検
器信号が提供される。水中聴音器信号と合計されるきれ
いな地中聴検器信号に、スケール・ファクタを繰り返し
適用する。各繰り返し後に、合計が自己相関化される。
スケール・ファクタの大きさは、自己相関トレースのメ
イン・ローブと第一サイド・ローブの検討により適切に
決定される。適合性の大きさが最大にされるまで、繰り
返しは続く。
ために、水中聴音器の圧力サインをフィルタリングする
ことから始める。その後、最良に推定された地中聴検器
サインが、埋め込まれたノイズ・サインをも含む対応す
る実際の地中聴検器サインから引き算される。そのステ
ップは地中聴検器サインを相殺するという傾向があり、
それによってほぼ純粋のノイズ・サインを回収すること
を可能にする。その間に、少なくとも概念的に、オリジ
ナルの、実際のノイズの多い地中聴検器信号は、一時的
に、保管される。ノイズ・サインが回収された後、埋め
込まれたノイズを加えたオリジナルの実際の地中聴検器
サインは保管庫から取り出され、対応するノイズ・サイ
ンがそれから引き算され、きれいな精製された地中聴検
器信号が提供される。水中聴音器信号と合計されるきれ
いな地中聴検器信号に、スケール・ファクタを繰り返し
適用する。各繰り返し後に、合計が自己相関化される。
スケール・ファクタの大きさは、自己相関トレースのメ
イン・ローブと第一サイド・ローブの検討により適切に
決定される。適合性の大きさが最大にされるまで、繰り
返しは続く。
図４は、各データ・サンプルにサンプル時間インデッ
クスｊの関数として作用する、適応性ノイズ回収ループ
の機構を概略的に示す。水中聴音器−地中聴検器変換フ
ィルタ47はブロック46と48を含み、これらは、各サンプ
ルに対して、周知のウィーナー・フィルタのような適応
性フィルタを構成する。フィルタは、振幅、位相、周波
数、減衰に関して速度サインの推定をもたらす。水中聴
音器の信号はフィルタ47のブロック46の入力であり、推
定された見かけの水深WDjとフィルタ振幅応答Ajとを繰
り込んで、推定された地中聴検器信号SUM1jを生成す
る。SUM1jは、合計連結点52でノイズの多い地中聴検器
入力トレースと減算的に結合させられる。出力は、ほぼ
純粋な地中聴検器ノイズεｊであり、フィルタ47のブロ
ック50に入力される。フィードバック利得μを適用す
る。フィードバック利得は０から約0.01の狭い範囲内に
ある。利得が０である場合、フィルタは機能を停止す
る。利得があまりに大きい場合、不安定になる。したが
って、フィードバック利得は望ましい適応度を提供する
ように調整される。新しい水中聴音器−地中聴検器変換
フィルタを作成するために、見かけの水深が増加され
る。繰込みプロセスは、新しいフィルタを使用してブロ
ック48で繰り返される。オリジナルのフィルタとアップ
デートされたフィルタとの間の差異ΔWDが地中聴検器信
号の推定を改善する場合には、試行した水深増加は永久
的なエントリになる。
クスｊの関数として作用する、適応性ノイズ回収ループ
の機構を概略的に示す。水中聴音器−地中聴検器変換フ
ィルタ47はブロック46と48を含み、これらは、各サンプ
ルに対して、周知のウィーナー・フィルタのような適応
性フィルタを構成する。フィルタは、振幅、位相、周波
数、減衰に関して速度サインの推定をもたらす。水中聴
音器の信号はフィルタ47のブロック46の入力であり、推
定された見かけの水深WDjとフィルタ振幅応答Ajとを繰
り込んで、推定された地中聴検器信号SUM1jを生成す
る。SUM1jは、合計連結点52でノイズの多い地中聴検器
入力トレースと減算的に結合させられる。出力は、ほぼ
純粋な地中聴検器ノイズεｊであり、フィルタ47のブロ
ック50に入力される。フィードバック利得μを適用す
る。フィードバック利得は０から約0.01の狭い範囲内に
ある。利得が０である場合、フィルタは機能を停止す
る。利得があまりに大きい場合、不安定になる。したが
って、フィードバック利得は望ましい適応度を提供する
ように調整される。新しい水中聴音器−地中聴検器変換
フィルタを作成するために、見かけの水深が増加され
る。繰込みプロセスは、新しいフィルタを使用してブロ
ック48で繰り返される。オリジナルのフィルタとアップ
デートされたフィルタとの間の差異ΔWDが地中聴検器信
号の推定を改善する場合には、試行した水深増加は永久
的なエントリになる。
さて、図５を参照する。図５で文字Ｇを囲んでいる円
は、ノイズの多い地中聴検器入力信号（速度サイン）を
表す。文字Ｈを囲んでいる円は、対応する水中聴音器入
力信号（圧力サイン）を表す。図４の結合点48からの、
信号により汚染されていない、ほぼ純粋なノイズ・サイ
ンεｊは、合計結合点54で、ノイズの多い地中聴検器入
力信号“Ｇ信号＋ノイズ”に、逆の符号を付されて供給
され、もって、同図で“精製されたＧ信号”と呼ばれる
きれいな地中聴検器信号出力が提供される。
は、ノイズの多い地中聴検器入力信号（速度サイン）を
表す。文字Ｈを囲んでいる円は、対応する水中聴音器入
力信号（圧力サイン）を表す。図４の結合点48からの、
信号により汚染されていない、ほぼ純粋なノイズ・サイ
ンεｊは、合計結合点54で、ノイズの多い地中聴検器入
力信号“Ｇ信号＋ノイズ”に、逆の符号を付されて供給
され、もって、同図で“精製されたＧ信号”と呼ばれる
きれいな地中聴検器信号出力が提供される。
56で、スケール・ファクタが地中聴検器信号に適用さ
れ、合計結合点58で水中聴音器信号に加算され（適用シ
ーケンスは逆でも良い）、最終出力が生成される。スケ
ール・ファクタは、今説明されるようにブロック60で得
られる。
れ、合計結合点58で水中聴音器信号に加算され（適用シ
ーケンスは逆でも良い）、最終出力が生成される。スケ
ール・ファクタは、今説明されるようにブロック60で得
られる。
共通レシーバで分類され且つ振幅をバランスさせられ
た、対応する水中聴音器と地中聴検器とのデータセット
の所定の集合は、合理的にきれいな高水準信号によって
特徴づけられるトレースのウインドゥを選択する。選択
されたトレースによって表された、精製された地中聴検
器信号に対するスケール・ファクタを推定し、推定され
たスケール・ファクタを適用し、対応する水中聴音器ト
レースと合計する。合計を自己相関化する。スケール・
ファクタの望ましい範囲がカバーされるまで、各繰り返
しにおいてスケール・ファクタを増加して、収束係数を
計算し、繰り返す。集合全体に適用されるべきスケール
・ファクタとして、収束係数が最大になるような、すな
わち、１に最も密接に接近するような数値に対するスケ
ール・ファクタを選択する。
た、対応する水中聴音器と地中聴検器とのデータセット
の所定の集合は、合理的にきれいな高水準信号によって
特徴づけられるトレースのウインドゥを選択する。選択
されたトレースによって表された、精製された地中聴検
器信号に対するスケール・ファクタを推定し、推定され
たスケール・ファクタを適用し、対応する水中聴音器ト
レースと合計する。合計を自己相関化する。スケール・
ファクタの望ましい範囲がカバーされるまで、各繰り返
しにおいてスケール・ファクタを増加して、収束係数を
計算し、繰り返す。集合全体に適用されるべきスケール
・ファクタとして、収束係数が最大になるような、すな
わち、１に最も密接に接近するような数値に対するスケ
ール・ファクタを選択する。
収束係数は、バリマックス関数 から最も好都合に計算される。式中、xi,i＝1,2,3,……
ｎは、自己相関関数の中央ローブと主要なサイド・ロー
ブとが期待される領域を含む、自己相関関数に沿った選
択された時間ゲート内での、離散的なデータ・サンプル
のシーケンスである。ｘが離散的なスパイクである場
合、図２または図３に示すように、VM＝１である。波の
場の過渡現象がスパイク状でなくなるにつれて、VMの値
は減少する。
ｎは、自己相関関数の中央ローブと主要なサイド・ロー
ブとが期待される領域を含む、自己相関関数に沿った選
択された時間ゲート内での、離散的なデータ・サンプル
のシーケンスである。ｘが離散的なスパイクである場
合、図２または図３に示すように、VM＝１である。波の
場の過渡現象がスパイク状でなくなるにつれて、VMの値
は減少する。
操作の現在好ましいモードは、図６の流れ図に要約さ
れている。水中聴音器と地中聴検器のデータ・セット
は、共通のレシーバ集合にそれぞれ分類される。データ
は、通常の態様での幾何学的な広がりに対し、逆の利得
で調整され、振幅をバランスさせられ、補正される。現
在部分的に処理されたデータはノイズ・バーストに対し
て処理され、ｆ−ｋフィルタリングされ、サインは繰り
出される。前述したのはすべて、もちろん、業界基準の
手順である。
れている。水中聴音器と地中聴検器のデータ・セット
は、共通のレシーバ集合にそれぞれ分類される。データ
は、通常の態様での幾何学的な広がりに対し、逆の利得
で調整され、振幅をバランスさせられ、補正される。現
在部分的に処理されたデータはノイズ・バーストに対し
て処理され、ｆ−ｋフィルタリングされ、サインは繰り
出される。前述したのはすべて、もちろん、業界基準の
手順である。
ブロック54で、図４と図５に関して説明したように、
適応性ノイズ相殺処理がデータ・セットに適用される。
ブロック61で、図５との関係で説明したように、相関係
数VMの最大値によって示されている最良推定スケール・
ファクタを使用して、データ・セットが互いに他方に対
してスケーリングされる。
適応性ノイズ相殺処理がデータ・セットに適用される。
ブロック61で、図５との関係で説明したように、相関係
数VMの最大値によって示されている最良推定スケール・
ファクタを使用して、データ・セットが互いに他方に対
してスケーリングされる。
この方法はベイ・ケーブル操作に関連して記述されて
きたが、どのような種類の海洋地震探査や、反響が湿気
の多い浜砂で遭遇されるような、いわゆる移行地帯にも
適用され得るということが理解されるべきである。地中
聴検器信号を水中聴音器のそれにスケーリングする操作
が、繰り返し言及されてきた。逆の処理がなされ得る、
すなわち、水中聴音器信号が地中聴検器信号に整合する
ようにスケーリングされてもよいということが理解され
るべきである。説明と例示の目的で特定の側面が説明さ
れたが、それはこの発明の範囲と精神とを限定するもの
ではない。
きたが、どのような種類の海洋地震探査や、反響が湿気
の多い浜砂で遭遇されるような、いわゆる移行地帯にも
適用され得るということが理解されるべきである。地中
聴検器信号を水中聴音器のそれにスケーリングする操作
が、繰り返し言及されてきた。逆の処理がなされ得る、
すなわち、水中聴音器信号が地中聴検器信号に整合する
ようにスケーリングされてもよいということが理解され
るべきである。説明と例示の目的で特定の側面が説明さ
れたが、それはこの発明の範囲と精神とを限定するもの
ではない。
Claims (15)
- 【請求項１】複数の反響を抑制するために地震データを
処理する改良された方法であって、 （ａ）水環境中に反射地震波の場を生成するステップで
あって、前記地震波の場は、圧力サインと、埋め込まれ
たノイズ・サインを含む速度サインとにより特徴付けら
れている、ものと、 （ｂ）前記反射地震波の場の圧力サインを選択された位
置で検出するステップと、 （ｃ）前記反射地震波の場の速度サインを、前記選択さ
れた位置に併置した場所で同時に検出するステップと、 （ｄ）前記圧力サインをフィルタリングするステップ
と、 （ｅ）前記フィルタリングされた圧力サインを前記速度
サインに減算的に結合することにより、前記ノイズ・サ
インを抽出するステップと、 （ｆ）抽出されたノイズ・サインを前記速度サインに逆
の符号で加算することにより、精製された速度サインを
生成しするステップと、 （ｇ）望ましいスケール・ファクタを前記精製された速
度サインに適用すると共に、前記圧力サインを前記精製
され且つスケーリングされた速度サインに合計するステ
ップと、 （ｈ）合計されたサインに対する自己相関関数を生成す
るステップと、 を具備する方法。 - 【請求項２】請求項１で規定される方法であって、 自己相関関数用の収束係数を計算するステップと、 ステップ（ｇ）からステップ（ｈ）を繰り返すステップ
と、 前記収束係数が１に最も密接に接近するまで、各繰り返
しにおいて前記望ましいスケール・ファクタを増加する
ステップと、 を具備する方法。 - 【請求項３】請求項２で規定される方法であって、 抽出するステップが、前記埋め込まれたノイズ・サイン
から前記速度サインを適応的に相殺するステップを含む
方法。 - 【請求項４】請求項３で規定される方法であって、 ステップ（ｄ）が、減算的に結合するステップに先立
ち、前記圧力サインを水深の関数としてフィルタリング
するステップを含む方法。 - 【請求項５】請求項４で規定される方法であって、 フィルタリングのステップが、望ましいフィードバック
利得ファクタを前記ノイズ・サインに導入するステップ
を含む方法。 - 【請求項６】請求項５で規定される方法であって、 前記フィードバック利得ファクタを調節して望ましい適
応度を提供するステップを具備する方法。 - 【請求項７】請求項２で規定される方法であって、 前記収束係数が、バリマックス関数によって定義される
方法。 - 【請求項８】請求項７で規定される方法であって、 前記バリマックス関数VMが、下式であって、 式中、x1＝1,2,3,……ｎは、そのメイン・ローブおよび
第一のサイド・ローブを含む前記自己相関関数に沿った
選択された時間ゲート内から取られる離散的なデータ・
サンプルのシーケンスであるものから計算される方法。 - 【請求項９】地震データ・セットから複数の反響を抑制
する改良された方法であって、 （ａ）反射地震波の場を湿潤な環境の中で生成するステ
ップと （ｂ）前記反射波の場の圧力サインを、前記環境の選択
された位置で測定するステップと、 （ｃ）前記環境の中で実質的に同一の選択された位置
で、前記反射波の場の粒子速度サインを同時に測定する
ステップであって、前記粒子速度サインは不必要なノイ
ズ・サインを含んでいる、ものと、 （ｄ）前記圧力サインをフィルタリングするステップ
と、 （ｅ）前記フィルタリングされた圧力サインを前記粒子
速度サインに減算的に適用することにより、前記ノイズ
・サインを分離するステップと、 （ｆ）前記分離されたノイズ・サインをそれから引き算
することによって前記粒子速度サインを精製するステッ
プと、 （ｇ）精製された粒子速度サインを前記圧力サインに関
してスケーリングするステップと、 （ｈ）前記圧力サインを前記粒子速度サインと合計する
ステップと、 （ｉ）合計されたサインについて自己相関関数を生成す
るステップと、 （ｊ）前記自己相関関数についての収束係数を計算する
ステップと、 を具備する方法。 - 【請求項１０】請求項９で規定される方法であって、 ステップ（ｇ）が、精製された粒子速度サインに関して
前記圧力サインをスケーリングするステップを含む方
法。 - 【請求項１１】請求項10で規定される方法であって、 前記収束係数をバリマックス関数から計算するステップ
を具備する方法。 - 【請求項１２】請求項９で規定される方法であって、 ステップ（ｇ）〜ステップ（ｊ）を繰り返すステップ
と、 前記相関係数が最も密接に１に接近するまで、各繰り返
しについて前記スケール・ファクタを増加するステップ
と、 を具備する方法。 - 【請求項１３】請求項10で規定される方法であって、 ステップ（ｇ）〜ステップ（ｊ）を繰り返すステップ
と、 前記相関係数が最も密接に１に接近するまで、各繰り返
しの後に前記スケール・ファクタを増加するステップ
と、 を具備する方法。 - 【請求項１４】請求項９で規定される方法であって、 ステップ（ｄ）が、振幅、位相、周波数および減衰に関
して前記粒子速度サインを推定するために、前記圧力サ
インを変換するステップを含む方法。 - 【請求項１５】請求項14で規定される方法であって、 ステップ（ｄ）が、見かけの水深の関数として前記圧力
サインをフィルタリングするステップを含む方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/101,949 | 1993-08-04 | ||
| US08/101,949 US5365492A (en) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | Method for reverberation suppression |
| US101,949 | 1993-08-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08501395A JPH08501395A (ja) | 1996-02-13 |
| JP2659461B2 true JP2659461B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=22287331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7506413A Expired - Lifetime JP2659461B2 (ja) | 1993-08-04 | 1994-07-13 | 反響抑制のための改良された方法 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5365492A (ja) |
| EP (1) | EP0666992B1 (ja) |
| JP (1) | JP2659461B2 (ja) |
| AU (1) | AU671036B2 (ja) |
| BR (1) | BR9405543A (ja) |
| CA (1) | CA2145281C (ja) |
| CO (1) | CO4290391A1 (ja) |
| DE (1) | DE69420250D1 (ja) |
| NO (1) | NO311779B1 (ja) |
| RU (1) | RU2116657C1 (ja) |
| WO (1) | WO1995004945A1 (ja) |
Families Citing this family (56)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9321125D0 (en) * | 1993-10-13 | 1993-12-01 | Geco As | Method of processing reflection data |
| US5448531A (en) * | 1994-05-05 | 1995-09-05 | Western Atlas International | Method for attenuating coherent noise in marine seismic data |
| US5442591A (en) * | 1994-06-21 | 1995-08-15 | Western Atlas International | Method for adaptively suppressing noise transients in summed co-sensor seismic recordings |
| US5521881A (en) * | 1994-09-02 | 1996-05-28 | Exxon Production Research Company | Method of processing seismic data having multiple reflection noise |
| US5774416A (en) * | 1995-04-07 | 1998-06-30 | Pgs, Tensor, Inc. | Method and device for attenuating water column reverberations using co-located hydrophones and geophones in ocean bottom seismic processing |
| US5621699A (en) * | 1995-07-07 | 1997-04-15 | Pgs Ocean Bottom Seismic, Inc. | Apparatus and method of calibrating vertical particle velocity detector and pressure detector in a sea-floor cable with in-situ passive monitoring |
| US5572483A (en) * | 1995-07-25 | 1996-11-05 | Western Atlas International, Inc. | Method of reducing noise in seismic signals by adaptive filtering of a noise reference |
| US5724306A (en) * | 1995-12-29 | 1998-03-03 | Western Atlas International, Inc. | Method for correcting dual sensor data for imperfect geophone coupling using production seismic data |
| US5737433A (en) * | 1996-01-16 | 1998-04-07 | Gardner; William A. | Sound environment control apparatus |
| FR2743896B1 (fr) * | 1996-01-23 | 1998-04-10 | Geophysique Cie Gle | Procede de traitement de calibration d'une paire de capteurs hydrophone/geophone et procede de prospection sismique mettant en oeuvre ce traitement |
| FR2743897B1 (fr) * | 1996-01-23 | 1998-04-10 | Geophysique Cie Gle | Procede de prospection sismique marine au moyen d'un couple de capteurs hydrophone et geophone |
| US5754492A (en) * | 1996-02-12 | 1998-05-19 | Pgs Tensor, Inc. | Method of reverberation removal from seismic data and removal of dual sensor coupling errors |
| US5696734A (en) * | 1996-04-30 | 1997-12-09 | Atlantic Richfield Company | Method and system for eliminating ghost reflections from ocean bottom cable seismic survey signals |
| US5621700A (en) * | 1996-05-20 | 1997-04-15 | Schlumberger Technology Corporation, Geco-Prakla Div. | Method for attenuation of reverberations using a pressure-velocity bottom cable |
| US5793702A (en) * | 1996-05-21 | 1998-08-11 | Western Atlas International, Inc. | Method for measuring the water bottom reflectivity |
| GB9612470D0 (en) * | 1996-06-14 | 1996-08-14 | Geco As | Multiple attenuation method |
| US5774417A (en) * | 1996-10-25 | 1998-06-30 | Atlantic Richfield Company | Amplitude and phase compensation in dual-sensor ocean bottom cable seismic data processing |
| US5818795A (en) * | 1996-10-30 | 1998-10-06 | Pgs Tensor, Inc. | Method of reduction of noise from seismic data traces |
| GB9800741D0 (en) * | 1998-01-15 | 1998-03-11 | Geco As | Multiple attenuation of multi-component sea-bottom data |
| GB2337591B (en) | 1998-05-20 | 2000-07-12 | Geco As | Adaptive seismic noise and interference attenuation method |
| US6151275A (en) * | 1998-09-11 | 2000-11-21 | Pgs Tensor, Inc. | Method of dual wavefield reinforcement |
| US6246637B1 (en) | 1998-09-28 | 2001-06-12 | Pgs Tensor, Inc. | Method and system for combining three component seismic data |
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