JPH0374349B2 - - Google Patents

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JPH0374349B2
JPH0374349B2 JP58042519A JP4251983A JPH0374349B2 JP H0374349 B2 JPH0374349 B2 JP H0374349B2 JP 58042519 A JP58042519 A JP 58042519A JP 4251983 A JP4251983 A JP 4251983A JP H0374349 B2 JPH0374349 B2 JP H0374349B2
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signal
noise ratio
seismic
pressure sensor
motion sensor
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/38—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for water-covered areas
    • G01V1/3808—Seismic data acquisition, e.g. survey design
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/36—Effecting static or dynamic corrections on records, e.g. correcting spread; Correlating seismic signals; Eliminating effects of unwanted energy
    • G01V1/364—Seismic filtering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/50—Corrections or adjustments related to wave propagation
    • G01V2210/56—De-ghosting; Reverberation compensation

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に水体の下にある地下構造の地震
探査に関し、そしてより詳細には、そのような地
下構造から反射された地震波を検知するための海
洋の地震探査システムに関する。
海洋地震探査は通常、海洋または他の水体中を
通つて、ある深さにおいて、地震探査ストリーマ
を曳航することによつて遂行される。ストリーマ
はその長さに沿つて適切な間隔で配置された複数
個の圧力センサー、たとえばハイドロホンが設け
られている。音響波エネルギーがエヤガンあるい
は他の適切な装置により、ケーブルの近辺に提供
される；この波は地球を通つて下方に移行し、そ
の一部分は、地下構造の音響インピーダンス特性
にコントラストが存在するレベルにおいて、上方
へ反射される。波源の複数の反射は、時間で分布
される一連の上方へ移行する反射波を発生する。
圧力センサーは、上方に移行する反射波によつ
て、水中につくられる一次圧縮波を検知し、それ
を示す電気信号を、ストリーマを曳航している地
震探査船上に配設されている適切な処理および記
録設備に提供する。圧力センサーはまた、空気−
水境界面における音響インピーダンスの不一致に
由来して、水面から反射される二次圧縮波を受取
る；これらの二次波は地震波信号に逆影響を与え
るかもしれない。地震波信号のある周波数の殆ど
完全な消滅がもたらされるかもしれない。何とな
れば、圧縮波は、空気−水境界面で反射されると
180°のフエーズシフトが行われるからである。従
来技術、たとえば米国特許第3290645号明細書は、
圧力センサーおよび粒子速度センサーの両方を使
用することによつてこの問題を克服することを試
みた。一次と二次圧縮波に応答する圧力センサー
の出力信号は反対極性を有している；一方、粒子
速度センサーの出力信号は、一次と二次圧縮波に
対して同様の極性を有している。従来技術は、表
面から反射された波面、すなわち、ゴーストを消
去するため、圧縮波信号を粒子速度信号に結合す
る。しかしながら、圧縮波信号と粒子速度信号と
の単なる結合は、地震波帯域中の低周波数のSN
比を激しく低下させ、かくして、結合信号のSN
比は、圧縮波センサーのみのSN比より小さいか
もしれないことが分つた。粒子速度センサーの出
力の低周波数中のこの高い雑音レベルは、粒子速
度センサーの取付け、および、ケーブルの幾何学
的形状と材料の関数である。粒子速度センサー、
たとえば、微分回路と共に粒子変位センサーより
なるか、あるいは、積分回路と共に粒子加速度セ
ンサーよりなるかする、米国特許第3281768号明
細書に開示されているそれらは高い雑音レベルに
付される。
したがつて、本発明の目的は地震波信号上へ
の、反射された二次圧縮波の逆影響を排除し、か
つ、地震波帯域にわたつて良好なSN比を与える、
海洋地震探査方法および装置を提供することであ
る。
本発明はゴーストを含まない水体下地震信号を
得る方法において、 (イ) 地震探査を行うべき地層の上方の水体に音響
エネルギーを供給し； (ロ) 前記の地層に関する情報を与える反射波であ
る地震信号と、それに対応する空気−水境界面
からのゴースト信号とを、圧力センサーおよび
運動センサーで検知し； (ハ) 検出された地震信号およびそれに対応するゴ
ースト信号を濾波することによつて、これらの
信号の検知位置の深さの関数として、前記地震
信号の到着時と前記ゴースト信号の到着時との
中間の到着時を示すバンド限定型のスパイク波
形を形成させ； (ニ) 前記圧力センサーおよび前記運動センサーに
おけるSN比を測定し； (ホ) これらのセンサーにおけるSN比と関数関係
を有するバンド限定型の周波数依存性振幅スペ
クトルを有するゼロフエーズフイルタで前記の
スパイク波形を濾波し； (ヘ) 前記の圧力センサーから送られそして濾波さ
れた前記スパイク波形を、前記の運動センサー
から送られそして濾波された前記スパイク波形
に加算することによつて、波形中の各周波数成
分について最大のSN比を有する濾波されたス
パイク波形を得る ことを特徴とする方法に関するものである。
本発明はまた、ゴーストを含まない水体下地震
信号を得る装置において、 (イ) 地震探査を行うべき地層の上方の水体に音響
エネルギーを供給する手段、 (ロ) 前記地層に関する情報を与える反射波である
地震信号と、それに対応する空気−水境界面か
らのゴースト信号とを、圧力センサーおよび運
動センサーによつて検知する手段、 (ハ) 検知された前記地震信号およびそれに対応す
る前記ゴースト信号の各々を濾波することによ
つて、これらの信号の検知位置の深さの関数と
して、前記地震信号の到着時と前記ゴースト信
号の到着時との中間の到着時を示すバンド限定
型のスパイク波形を形成させる手段、 (ニ) 前記圧力センサーおよび前記運動センサーに
おけるSN比を測定する手段、 (ホ) これらのセンサーにおけるSN比と関数関係
を有するバンド限定型の周波数依存性振幅スペ
クトルを有するゼロフエーズフイルタによつ
て、前記のスパイク波形を濾波する手段、およ
び、 (ヘ) 前記の圧力センサーから送られそして濾波さ
れた前記スパイク波形を、前記の運動センサー
から送られそして濾波された前記スパイク波形
に加算することによつて、波形中の各周波数成
分について最大のSN比を有する濾波されたス
パイク波形を得る手段 を有することを特徴とする装置にも関する。
本発明に係る水体下の地層に関する地下構造を
示す地震信号を得る方法は、好ましくは次のごと
く実施される。
該水体へ音響エネルギーを供給し； 予め定めた深さにおいて、該水体の下にある該
地下構造から反射された一次圧縮波、および、空
気−水境界面からの該一次圧縮波の二次反射によ
つて生起する二次圧縮波を検知し、そして、それ
らを示す第１の信号を発生し、該第１の信号は複
数の振幅とフエーズシフトを有する、第１の複数
の周波数成分よりなり； 該予め定めた深さにおいて、該一次圧縮波に付
随する水の粒子運動、および、該二次圧縮波に付
随する水の粒子運動を検知し、そして、それらを
示す第２の信号を発生し、該第２の信号は複数の
振幅とフエーズシフトを有する、第２の複数の周
波数成分よりなり； 該第１の複数の周波数成分の振幅に、該第１の
複数の周波数成分のすべての振幅を等しくするフ
アクターの第１の組を乗算し、そして、該一次圧
縮波、および、該二次圧縮波が検知された時間に
よつて生起したフエーズシフトを除いては、各フ
エーズシフトは零であるように、該第１の複数の
周波数成分のフエーズシフトを変更し、かくし
て、第３の信号を発生し； 該第２の複数の周波数成分の振幅に、該第２の
複数の周波数成分のすべての振幅を第１の複数の
周波数成分の等しくされた振幅に等しくする、フ
アクターの第２の組を乗算し、そして、該一次圧
縮波に付随する該水の粒子運動、および、該二次
圧縮波に付随する該粒子運動が検知された時間に
よつて生起したフエーズシフトを除いては、フエ
ーズシフトは零であるように、該第２の複数の周
波数成分のフエーズシフトを変更し、かくして、
第４の信号を発生し； 該第３の信号の各周波数成分の振幅を、該圧縮
波検知段階に関連させた第１の予め定めたSN比、
および、該粒子運動検知段階に関連させた第２の
予め定めたSN比の関数として変更し、かくして、
第５の信号を発生し； 該第４の信号の各周波数成分の振幅を、該圧縮
波検知段階に関連させた第１の予め定めたSN比、
および、該粒子運動検知段階に関連させた第２の
予め定めたSN比の関数として変更し、かくして、
第６の信号を発生し； 該第５および第６の信号を結合して、かくし
て、該水体の下にある該地下構造を示す信号をつ
くる。
本発明に係る水体の下にある地下構造を示す地
震信号を得る装置は、好ましくは下記のごとく構
成され、すなわち、該水体に音響エネルギーを供
給する装置と、予め定めた深さにおいて、該水体
の下にある該地下構造から反射された一次圧縮波
と空気−水境界面からの該一次圧縮波の二次反射
により生起する二次圧縮波とを検知し、それらを
示す第１の信号を発生する装置とが設けられ、該
第１の信号は複数の振幅とフエーズシフトを有す
る第１の複数の周波数成分よりなり、また、該予
め定めた深さにおいて、該一次圧縮波に付随する
水の粒子運動と該二次圧縮波に付随する水の粒子
運動を検知し、それらを示す第２の信号を発生す
る装置が設けられ、該第２の信号は複数の振幅と
フエーズシフトを有する第２の複数の周波数成分
よりなり、また、該第１の複数の周波数成分の振
幅に、該第１の複数の周波数成分のすべての振幅
を等しくするフアクターの第１の組を乗算し、そ
して、該一次圧縮波、および、該二次圧縮波が検
知された時間によつて生起したフエーズシフトを
除いては、各フエーズシフトは零であるように、
該第１の複数の周波数成分のフエーズシフトを変
更する装置が設けられ、かくして、第３の信号を
発生し、また、該第２の複数の周波数成分の振幅
に、該第２の複数の周波数成分のすべての振幅を
該第１の複数の周波数成分の等しくされた振幅に
等しくする、フアクターの第２の組を乗算し、そ
して、該一次圧縮波に付随する該水の粒子運動、
および、該二次圧縮波に付随する該粒子運動が検
知された時間によつて生起したフエーズシフトを
除いては、各フエーズシフトは零であるように、
該第２の複数の周波数成分のフエーズシフトを変
更する装置が設けられ、かくして、第４の信号を
発生し、該第３の信号の各周波数成分の振幅を、
該圧縮波検知段階に関連させた第１の予め定めた
SN比、および、該粒子運動検知段階に関連させ
た第２の予め定めたSN比の関数として変更する
装置が設けられ、かくして、第５の信号を発生
し、また、第４の信号の各周波数成分の振幅を、
該圧縮波検知段階に関連させた第１の予め定めた
SN比、および、該粒子運動検知段階に関連させ
た第２の予め定めたSN比の関数として変更する
装置が設けられ、かくして、第６の信号を発生
し、そして、該水体の下にある該地下構造を示す
信号をつくるため、該第５および第６の信号を結
合する装置が設けられていることを特徴とする。
本発明の有利な実施例において、第３の信号を
変更する段階は次の方程式によつて第５の信号を
発生することよりなる。
5＝SNR1／SNR1＋SNR2 3 ここで、 5：該第５の信号のフーリエ変換； SNR1： 周波数の関数としての該第１の予
め定めたSN比； SNR2： 周波数の関数としての該第２の予
め定めたSN比；そして 3：該第３の信号のフーリエ変換である。
本発明の別な有利な実施例において、第４の信
号を変更する段階は次の方程式によつて第６の信
号を発生することよりなる。
6＝SNR2／SNR1＋SNR2 4 ここで、 6：第６の信号のフーリエ変換； SNR1： 周波数の関数としての該第１の予
め定めたSN比； SNR2： 周波数の関数としての該第２の予
め定めたSN比；そして 4：該第４の信号のフーリエ変換である。
本発明のさらにまた別な有利な実施例におい
て、粒子運動検知段階は、該一次圧縮波に付随す
る水の粒子加速度、および、該二次圧縮波に付随
する水の粒子加速度を検知することよりなる。
本発明のさらにまた別な有利な実施例におい
て、圧縮波検知段階は、圧縮波検知装置を使用
し、該第１の予め定めたSN比は該圧縮波検知装
置に関連させたSN比であることよりなり、そし
て、該粒子運動検知段階は、粒子加速度検知装置
を使用し、該第２の予め定めたSN比は該粒子加
速度検知装置に関連させたSN比であることより
なる。
本発明は地震探査される地下構造の上方にある
水体へ音響エネルギーを供給する段階に基づいて
いる。水体の下にある地下構造から反射された一
次圧縮波と、空気−水境界面からの、一次圧縮波
の二次反射によつて生起される二次圧縮波とが、
予め定めた深さにおいて検知され、そして、それ
らを示す第１の信号が発生される。この第１の信
号は、複数の振幅とフエーズシフトを有する第１
の複数の周波数成分よりなる。一次圧縮波に付随
する水の粒子運動と、二次圧縮波に付随する粒子
運動もまた、一定深さにおいて検知され、そし
て、それらを示す第２の信号が発生される。この
第２の信号は、複数の振幅とフエーズシフトを有
する第２の複数の周波数成分よりなる。第１の複
数の周波数成分の振幅は、第１の複数の周波数成
分のすべての振幅に等しくする、フアクターの第
１の組を乗算し、そして、第１の複数の周波数成
分のフエーズシフトは、一次圧縮波および二次圧
縮波が検知された時間によつて生起したフエーズ
シフトを除いては、各フエーズシフトが零である
ように変更され、かくして、第３の信号が発生さ
れる。第２の複数の周波数成分の振幅に、フアク
ターの第２の組を乗算する。フアクターの第２の
組は、前記の第１の複数の周波数成分において等
しくされた振幅に、第２の複数の周波数成分のす
べての振幅を等しくさせるフアクターである。そ
して、第２の複数の周波数成分の位相移行は、一
次圧縮波に付随する水の粒子運動、および二次圧
縮波に付随する水の粒子運動が検知された時間に
よつて生起したフエーズシフトを除いては、各フ
エーズシフトが零であるように変更され、かくし
て、第４の信号が発生される。第３の信号の各周
波数成分の振幅は、圧縮波検知段階に関連させた
第１の予め定めたSN比、および、粒子運動検知
段階に関連させた第２の予め定めたSN比の関数
として変更され、かくして、第５の信号を発生
し、そして、第４の信号の各周波数成分の各振幅
は、圧縮波検知段階に関連させた第１の予め定め
たSN比、および、粒子運動検知段階に関連させ
た第２の予め定めたSN比の関数として変更され、
かくして、第６の信号を発生する。ついで、第５
および第６の信号は結合され、かくして、水体の
下にある地下構造を示す信号をつくる。地下構造
の各種境界面からの波源の多数の反射は、時間的
に分布される一連の反射波をもたらす。音響エネ
ルギーの発生とその後の受取波の受取間の時間間
隔は、地震探査における重要なパラメータであ
る。受取波の位相スペクトルは、傾斜が時間遅れ
に比例している周波数に対して直線のフエーズシ
フトを有することは、当該技術においてよく知ら
れている。この時間遅れに関連するフエーズシフ
トは、本発明の信号処理中において保持される。
信号処理はすべての反射波に対して適用される；
しかしながら、明確化のため、任意時間零におい
て発生する単一の、基本反射波を考慮することが
できる。複数の反射波への応答は、基本波応答の
時間遅れ別形の重ね合わせとなろう。基本波に応
答してつくられる圧縮波および粒子運動信号は、
信号内のすべての周波数成分が同じ振幅を有する
ように正規化、すなわち変更される。圧縮波およ
び粒子運動信号の周波数成分と関連する位相角も
また、変更され、かくして、特定の波の非零到着
時間によつて生起されるフエーズシフトを除いて
は、すべての周波数成分は零フエーズシフトを有
している。ついで、正規化された、零位相圧縮波
および粒子運動信号は、圧縮波および粒子運動セ
ンサーに適用される相対的に予め定めたSN比の
周波数の関数として重みづけされる。ついで重み
づけされた信号は結合され、さらに信号処理およ
び記録のため、適切な電子装置へ伝達される。本
発明の有利な実施例において、正規化、零位相
化、重みづけ、および結合は、デジタルコンピユ
ーターによつて遂行され、そして、一次および二
次波に付随する水粒子の運動は加速度計によつて
検知される；しかしながら、粒子の変位あるいは
その如何なる導関数を検知するセンサーも、水粒
子の運動を検知するのに利用することができる。
添付図面を参照して、実施例によつて以下で本
発明をさらに詳細に記載する。
さて、第１図を参照すると、地震探査船１０
は、地震探査される地下構造上に位置する水体を
通つて海洋ストリーマケーブル１２を曳航してい
る。ケーブル１２はかなり長いものであることが
でき、たとえば、約２マイルで、通常端部から端
部へ接続されている幾つかの個々の部分１４より
なる。ケーブル１２の前方部分は代表的なリード
イン部分１６により探査船１０へ接続されてい
る。各部分１４は当該技術において知られている
ように散在して各部分１４に位置している幾つか
のハイドロホン（図示せず）と運動センサー（図
示せず）とを備えている。音響波エネルギーがエ
ヤガン１８または他の適切な装置により、ケーブ
ル１２の近辺に提供される。この波は地球を通つ
て下方へ移行し、その一部分は、地下構造の層間
で音響インピーダンスにコントラストが存在する
レベルにおいて、たとえば、点２０において、上
方へ反射される。波源の複数個の反射は、時間的
に分布される、すなわちフエーズシフトされる、
一連の上方へ向けて移動する反射波を発生する。
ハイドロホンは上方へ向けて移動する反射波によ
つて水中に発生する音響圧縮波を検知する。伝搬
する波面はまた、それらが通過するにつれ、水分
子の運動を引起こし、これは運動センサーにより
検知される。
第２図は本発明の地震探査のデータ取得装置の
図式的ブロツクダイヤグラムを示している。地下
構造から反射された一次圧縮波と、空気−水境界
から反射された二次圧縮波は、ハイドロホン２２
のより検知される。一次および二次圧縮波に付随
する水分子の運動を検知するためのセンサー２４
は、加速度計２６よりなることができ、また、代
替えとして、センサー２４は、粒子変位センサ
ー、粒子速度センサー、あるいは、粒子変位の如
何なる導関数を検知する如何なるセンサーよりな
ることもできる。加速度計２６は水粒子の運動の
垂直成分、あるいは、あらゆる方位の加速度を測
定しなければならない。軸心に対称である、すな
わち、応答が軸心のまわりの回転に対してのみ不
変で、軸心が平行である粒子運動に対してのみ感
度がある加速度計は不適切である。何となれば、
粒子運動は圧倒的に垂直方向であり、そしてケー
ブルの回転は加速度計の軸心を非垂直にさせるか
らである。加速度計２６はたとえば、低−雑音取
付けに取付けられるであろう。
ハイドロホン２２と加速度計２６の出力は、第
１図の地震探査船１０上に位置させることができ
る信号プロセツサー３０へ提供される。信号プロ
セツサー３０は、第５図のフローダイヤグラム中
で示されている信号処理を遂行するデジタルコン
ピユーター、あるいは、他の適切な電子処理装置
とすることができよう。既に上記した如く、地下
構造の各種境界からの波源の複数の反射は、第３
ａ−ｅ図に示す如く、２つの反射結果１および２
に対する波によつて、時間的に分布される一連の
反射波をもたらす。
第３ａ−ｅ図において、横軸は時間を表わし、
一方縦軸は振幅を表わす。矢印ＡおよびＢは、そ
れぞれ、反射結果１および２に対する到着時間を
表わす。第３ａ−ｅ図において、参照符号Ｃは信
号雑音を示す。第３ａ−ｃ図において、参照符号
Ｄはそれぞれ一次圧縮波を表わし、一方、参照符
号Ｅはそれぞれの二次圧縮波を表わす。音響エネ
ルギーの発生と、受取波のその後の受取間の時間
間隔は、地震探査における重要なパラメータであ
る。受取波の位相スペクトルは周波数成分に対し
て、直線的フエーズシフトを有し、その傾斜は時
間遅れに比例していることは当該技術においてよ
く知られている。本発明の信号処理はすべての反
射波に対して適用される。しかしながら、明瞭化
のため、任意時間零において発生する単一の、基
本反射波を考慮することができる。複数の反射波
に対する応答は、基本波応答の時間遅れ別形の重
ね合わせとなろう。
第３ａ−ｅ図および第５図を参照すると、第３
ａ図に示されているハイドロホン２２からの出力
信号Ｆは、フイルター３２に提供され、そして、
第３ｂ図に示されている加速度計２６からの出力
信号Ｇは、フイルター３４に提供される。フイル
ター３２および３４は振幅および位相角を変更す
るように適用されている。第３ｃ図は加速度計２
６からの出力の代りに、フイルター３４へ提供で
きる運動センサー２４の粒子速度実施例のサンプ
ル出力を示している。フイルター３２および３４
において、粒子加速度および圧縮波信号中に含ま
れる各周波数成分の振幅は、変形され、正規化さ
れる。さらに、フイルター３２および３４は、以
下で記載する如く、振幅項がSNフイルターによ
り重みづけされてから、符号を適切に加えること
ができるように、すべての周波数成分を零位相に
するため、信号に関連する位相角を除去する。
粒子加速度および圧縮波信号は、第４ａおよび
第４ｂ図に示されている、関数Maj〓aおよび
Mpj〓pによつてそれぞれ表わすことができるこ
とは当該技術に従事するものによつて知られてい
る。第４ａ図において、左の縦軸は量Mpを表わ
し、一方、右の縦軸は位相φpを表わす。第４ｂ
図において、左の縦軸は量Maを表わし、一方、
右の縦軸は位相φaを表わす。第４ａおよび第４
ｂ図において、横軸は周波数を表わす。明瞭化の
ために、第４ａおよび第４ｂ図において、任意時
間零に発生する単一基本反射波が考慮された。ハ
イドロホンおよび加速度計信号の両者に関連する
周波数スペクトルは、水面からの二次反射によつ
て引起される周期的ノツチを呈するように見え
る。圧縮波信号中のノツチは、毎秒約1500メート
ルである水体の波伝搬速度によつて定められる周
波数を、検知器の深さの２倍で除したものの倍数
で発生する。第１のノツチ周波数は時間間隔Ｔの
逆数に等しく、該時間間隔は、波が検知器から表
面へ伝播し、再び検知器へ戻る時間である。粒子
加速度信号中のノツチは、圧縮波スペクトル中の
ノツチ間の中間の周波数において発生する。かく
して、粒子速度応答中のピークは圧縮波ノツチ周
波数において発生し、そしてまた逆に圧縮波応答
中のピークは粒子速度ノツチ周波数において発生
する。フイルター３２と３４は粒子加速度および
圧縮波関数の逆数よりなつている。すなわち、 PFa＝１／Ma-J〓aおよび PFp＝１／Mp-J〓p 関数PFaおよびPFpによる周波数領域中のフイ
ルタリングあるいは乗算は、特定波の非零到着時
間によりもたらされるフエーズシフトが保存され
ることを除いては、正規化および零位相化を達成
する。第３ｄ図の例示波形に示される如き、フイ
ルター３２あるいはフイルター３４のいずれかか
らの出力は、帯域制限されたスパイクへ崩壊した
一次および二次パルスよりなつている。雑音レベ
ルはフイルター３２および３４の出力において
は、ホイドロホン２２および加速度計２６の出力
中のものよりも高いことに注目すべきである。こ
れはノツチ周波数がフイルタリングによつて、増
強されるからである。フイルター関数は、加速度
計２６とハイドロホン２２の感度の実験室測定と
共に、粒子加速度および圧縮波信号に対する理論
方程式を利用することにより得ることができる。
代替えとして、フイルター関数は、既知の反射体
からの、地震波反射に対する、粒子加速度および
圧縮波応答を測定する、ケーブルによる実際測定
により得ることができる。この場合は、フイルタ
ー関数の計算前に、音源信号および反射体の影響
を除去しなければならない。
周波数の関数としての、圧縮波信号および粒子
加速度信号のSN比は、データ取得装置の運転前
に遂行されるテストにより決定される。雑音レベ
ルは、ケーブルが曳航されており、かつ、ことさ
らの音響励起がない場合におけるハイドロホン２
２および加速度計２６により検知される雑音を測
定することによりつきとめられ、そして、信号レ
ベルはある強大な反射結果からつきとめられる。
これらのテストは、結果の統計的精度を保証する
ため、反復される。圧縮波信号および粒子加速度
信号に対するSN比の重みづけ関数は、それぞれ
の信号中に含まれる各周波数に対する重みづけフ
アクターよりなる。これらのフアクターは、信号
か、あるいは雑音レベルの変化が、ハイドロホン
２２と加速度計２６との両者に対して共通である
限り、信号か、あるいは雑音レベルの変化と共に
変動しない。フイルター３６によつて圧縮波信号
のフーリエ変換、あるいは、周波数領域成分に適
用される相対SN比重みづけ関数、あるいは、零
位相フイルターは、圧縮波信号に対するSN比
（SNRH）を、圧縮波信号に対するSN比
（SNRA）に粒子加速度信号に対するSN比
（SNRH）に加えた量で除したものとして定めら
れる。同様に、フイルター３８によつて粒子加速
度信号のフーリエ変換、あるいは、周波数領域成
分に適用される相対SN比重みづけ関数、あるい
は、零位相フイルターは、粒子加速度信号に対す
るSN比（SNRA）を、圧縮波信号に対するSN
比（SNRA）に粒子加速度信号に対するSN比
（SNRH）を加えた量で除したものとして定めら
れる。フイルター３６からの重みづけされた圧縮
波信号とフイルター３８からの重みづけされた粒
子加速度信号は、点４０において結合され、第３
ｅ図に示す帯域制限されたスパイクを提供する。
フイルター３６および３８によら雑音レベルが減
少されたことに注目すべきである。点４０におけ
る信号Ｈは、さらに信号処理および記録装置に伝
達される。したがつて、本発明は基本波に含まれ
ている各周波数成分に対して、最大SN比を有す
る信号を提供する。
上記および添付図面から、本発明の各種の変形
は当該技術に従事するものにとつては明らかであ
ろう。かかる変形は本願の特許請求の範囲内にあ
ることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は地震探査船の背後の水中を曳航される
海洋ストリーマケーブルを利用している地震探査
測量法を図式的に示し；第２図は本発明による地
震探査データ取得システムを示す図式的ブロツク
ダイヤグラムで；第３ａ−ｅ図は一次および二次
波に応答して、本発明のデータ取得システム中の
各種点において発生する波形見本のプロツトを示
し；第４ａ，ｂ図は圧縮波および粒子加速度スペ
クトルのプロツトを示し；そして第５図は第２図
のデータ取得システム中の信号を処理する有利な
方法を示すフローチヤートである。 １０……地震探査船、１２……ケーブル、１４
……個個の部分、１６……リードイン部分、１８
……エヤガン、２０……点、２２……ハイドロホ
ン、２４……運動センサー、２６……加速度計、
３０……信号プロセツサー、３２，３４，３６，
３８……フイルター、Ａ，Ｂ……反射結果１およ
び２に対する到着時間、Ｆ……ハイドロホン２２
からの出力信号、Ｇ……加速度計からの出力信
号、Ｃ……信号雑音、Ｄ……一次圧縮波、Ｅ……
二次圧縮波。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ゴーストを含まない水体下地震信号を得る方
    法において、 (イ) 地震探査を行うべき地層の上方の水体に音響
    エネルギーを供給し； (ロ) 前記の地層に関する情報を与える反射波であ
    る地震信号と、それに対応する空気−水境界面
    からのゴースト信号とを、圧力センサーおよび
    運動センサーで検知し； (ハ) 検出された地震信号およびそれに対応するゴ
    ースト信号を濾波することによつて、これらの
    信号の検知位置の深さの関数として、前記地震
    信号の到着時と前記ゴースト信号の到着時との
    中間の到着時を示すバンド限定型のスパイク波
    形を形成させ； (ニ) 前記圧力センサーおよび前記運動センサーに
    おけるSN比を測定し； (ホ) これらのセンサーにおけるSN比と関数関係
    を有するバンド限定型の周波数依存性振幅スペ
    クトルを有するゼロフエーズフイルタで前記の
    スパイク波形を濾波し； (ヘ) 前記の圧力センサーから送られそして濾波さ
    れた前記スパイク波形を、前記の運動センサー
    から送られそして濾波された前記スパイク波形
    に加算することによつて、波形中の各周波数成
    分について最大のSN比を有する濾波されたス
    パイク波形を得る ことを特徴とする方法。 ２ 前記のゼロフエーズフイルタが、前記の圧力
    関連信号のための周波数依存性第１重みづけ関数
    と、前記の運動関連信号のための周波数依存性第
    ２重みづけ関数とを有し、しかして各周波数成分
    当りの前記の第１および第２重みづけ関数の合計
    は１である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記の第１重みづけ関数は、前記圧力センサ
    ーのSN比を、前記圧力センサーのSN比と前記運
    動センサーのSN比との総和で割ることによつて
    得られる商を含むものである特許請求の範囲第２
    項に記載の方法。 ４ 前記の第２重みづけ関数は、前記運動センサ
    ーのSN比を、前記圧力センサーのSN比と前記運
    動センサーのSN比との総和で割ることによつて
    得られる商を含むものである特許請求の範囲第３
    項に記載の方法。 ５ 前記の運動センサーが加速度センサーを包含
    するものである特許請求の範囲第１項〜第４項の
    いずれか１項に記載の方法。 ６ ゴーストを含まない水体下地震信号を得る装
    置において、 (イ) 地震探査を行うべき地層の上方の水体に音響
    エネルギーを供給する手段、 (ロ) 前記地層に関する情報を与える反射波である
    地震信号と、それに対応する空気−水境界面か
    らのゴースト信号とを、圧力センサーおよび運
    動センサーによつて検知する手段、 (ハ) 検知された前記地震信号およびそれに対応す
    る前記ゴースト信号の各々を濾波することによ
    つて、これらの信号の検知位置の深さの関数と
    して、前記地震信号の到着時と前記ゴースト信
    号の到着時との中間の到着時を示すバンド限定
    型のスパイク波形を形成させる手段、 (ニ) 前記圧力センサーおよび前記運動センサーに
    おけるSN比を測定する手段、 (ホ) これらのセンサーにおけるSN比と関数関係
    を有するバンド限定型の周波数依存性振幅スペ
    クトルを有するゼロフエーズフイルタによつ
    て、前記のスパイク波形を濾波する手段、およ
    び、 (ヘ) 前記の圧力センサーから送られそして濾波さ
    れた前記スパイク波形を、前記の運動センサー
    から送られそして濾波された前記スパイク波形
    に加算することによつて、波形中の各周波数成
    分について最大のSN比を有する濾波されたス
    パイク波形を得る手段 を有することを特徴とする装置。
JP58042519A 1982-03-18 1983-03-16 海洋の地震探査方法および装置 Granted JPS58172571A (ja)

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