MEJORA DE LA ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE FRECUENCIAS BAJAS PARA LA ELABORACIÓN DE IMAGEN DE
REGIONES SUB-SALADAS
Campo de la Invención Las modalidades de la presente invención se refieren generalmente a la investigación sísmica marina, y más preferentemente, a métodos para adquirir datos sísmicos. Antecedentes de la Invención La exploración sísmica es muy usada para localizar y/o investigar formaciones geológicas subterráneas para determinar depósitos de hidrocarburos. Debido a que muchos depósitos de hidrocarburos comercialmente valiosos se encuentran más allá de los cuerpos de agua, se han desarrollado varios tipos de investigaciones sísmicas. En una investigación sísmica típica, los capturadores sísmicos son remolcados detrás de una embarcación de investigación. Los capturadores sísmicos pueden ser de un largo de varios miles de metros y contienen un gran número de sensores, tales como hidrófonos, geófonos y el equipo electrónico asociado, los cuales son distribuidos en la longitud de cada uno de los cables del cápturador sísmico. La embarcación de investigación incluye también una o más fuentes sísmicas, tales como pistolas de aire y similares.
Conforme son remolcados los capturadores sísmicos detrás de una embarcación de investigación, las señales acústicas, a las que nos referimos comúnmente como "disparos", producidas por una o más fuentes sísmicas son enviadas hacia abajo a través del agua dentro del estrato más allá del fondo del agua, en donde son reflejadas de diferentes formaciones geológicas subterráneas. Las señales reflejadas son recibidas por los sensores, digitalizadas y luego transmitidas a la embarcación de investigación. A las señales digitalizadas es a las que nos referimos como "trazos" y son grabados y por lo menos parcialmente procesados por una unidad de procesamiento de señal desplegada en la embarcación de investigación. El objetivo final de este proceso es acumular una representación de formaciones geológicas subterráneas más allá de los capturadores. El análisis de la representación puede indicar ubicaciones probables de depósitos de hidrocarburos en las formaciones geológicas subterráneas. Muchas de las formaciones geológicas subterráneas son representadas bajo señales sísmicas de baja frecuencia. Por consiguiente, existe una necesidad en la técnica de uno o más métodos para adquirir señales sísmicas de formaciones geológicas subterráneas que sean representadas mejor que las señales sísmicas de baja frecuencia. Breve Descripción de la Invención Una o más modalidades de la presente invención están relacionadas con un método para adquirir señales sísmicas. En una modalidad, el método incluye: remolcar una o más adaptaciones de pistolas de aire en el agua en una o más primeras profundidades, en las cuales por lo menos una de las primeras profundidades es de por lo menos 1 0 metros, enviando las señales acústicas con la una o más adaptaciones de pistolas de aire hacia abajo a través del agua dentro de la tierra más allá de la región salda, remolcando uno o más capturadores sísmicos en el agua en una o más segundas profundidades, en las cuales por lo menos una de las segundas profundidades es de por lo menos 1 0 metros y en la cual cada capturador comprende una pluralidad de hidrófonos depositados en su longitud y grabar con los hidrófonos las señales sísmicas reflejadas de los estratos de la tierra más allá de la región salada. Una o más modalidades de la presente invención también se refieren a un método para adquirir señales sísmicas más allá de la región salada en la tierra. En una modalidad, el método incluye sintonizar una adaptación de pistolas de aire a una primera oscilación de burbujas, remolcando la adaptación de pistolas de aire a el agua en una profundidad de por lo menos 1 0 metros, en la cual la adaptación de pistolas de aire tiene un volumen total de un rango de aproximadamente 1 1 1 , 1 04.3 cm3 (6780 pulgadas cúbicas) a aproximadamente 1 66,656.4 cm3 (1 0, 170 pulgadas cúbicas); dirigiendo las señales acústicas con la adaptación de pistolas de aire hacia abajo a través del agua dentro de la tierra más allá de la región salada, remolcando uno o más capturadores sísmicos en el agua en una o más profundidades, en las cuales por lo menos una de las profundidades es de por lo menos 1 0 metros y en la cual el capturador comprende una pluralidad de hidrófonos colocados en su longitud; y grabando con los hidrófonos las señales sísmicas reflejadas de los estratos de la tierra más allá de la región salda. Breve Descripción de las Figuras De la manera en la cual han sido mencionadas anteriormente las características de la presente invención pueden ser entendidas en detalle, una descripción más particular de la invención, brevemente resumida puedo haberse hecho con referencia a las modalidades, algunas de las cuales están ilustradas en los dibujos adjuntos. Sin embargo, deberá observarse que los dibujos adjuntos ilustran solamente modalidades típicas de la presente invención y por lo tanto, no deberán ser considerados como limitantes de su alcance, ya que la presente invención puede admitir otras modalidades igualmente efectivas. La figura 1 ilustra una embarcación de investigación sísmica que puede ser utilizada para adquirir datos sísmicos de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 2 ilustra una porción del capturador sísmico con un aparato de comunicación adherido que puede ser utilizado para adquirir datos sísmicos de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 3 ilustra un diagrama de flujo de un método para mejorar la adquisición de señales sísmicas de baja frecuencia para la elaboración de imagen sub-salada de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 4A ¡lustra una vista transversal de una configuración de adaptación de pistolas de aire de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 4B ¡lustra una vista de planta de una configuración de adaptación de pistolas de aire de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. La figura 4C ilustra una vista transversal de una configuración de adaptación de pistolas de aire de acuerdo todavía con otra modalidad de la presente invención. La figura 4D ilustra una vista transversal de una configuración de capturador sísmico de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 5 ilustra campos de onda de trayectoria ascendente y descendente que corresponden a por lo menos una señal acústica proporcionada, o disparo, en una investigación sísmica marina que puede ser utilizada de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 6 ilustra un diagrama de flujo de un método para formar una combinación superior/inferior utilizando uno o más filtros de calibración que pueden ser utilizados en relación con una o más modalidades de la presente invención. Descripción Detallada de la Invención La figura 1 ilustra una embarcación de investigación sísmica 10 que puede ser utilizada para adquirir datos sísmicos de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La embarcación de investigación sísmica 10 se muestra remolcando una adaptación de pistolas de aire 14. La embarcación de investigación sísmica 10 también se muestra remolcando una adaptación de ocho capturadores sísmicos 12. Cada capturador 12 puede tener una longitud de 6000 metros. El capturador que se encuentra más hacia fuera 12 de la adaptación podría estar separado 700 metros, dando como resultado una separación horizontal de 100 metros entre cada capturador. La adaptación de pistolas de aire 14 comprende pistolas de aire de diferentes tamaños. El volumen total de la adaptación de pistolas de aire 14 es de 98,322.4 cm3 (6000 pulgadas cúbicas) o mayor. En una modalidad, el volumen total de la adaptación de pistolas de aire 14 se encuentra en un rango de 1 1 1 , 104.3 cm3 (6780 pulgadas cúbicas) a 166,656.4 cm3 (10, 170 pulgadas cúbicas). En otra modalidad, el volumen total de la adaptación de pistolas de aire 14 es de 138,798.4 cm3 (8475 pulgadas cúbicas). La adaptación de pistolas de aire con volumen más grande generalmente penetra en una penetración mayor más allá de la región salada. La adaptación de pistolas de aire 14 es utilizada en relación con varias modalidades de la presente invención y puede incluir varios tipos de pistolas de aire, tales como pistolas Bolt LL, pistolas de inyector Gl y similares. Aunque varias modalidades de la presente invención se describen con referencia a las pistolas de aire, se pueden utilizar otros tipos e emisores, tales como unidades de vibrador marino, en la presente invención. La adaptación de pistolas de aire 14 también puede ser sintonizada a la primera oscilación de burbuja. La sintonización de la adaptación de pistolas de aire 14 a la primera oscilación de burbuja incluye el escalonamiento de los disparos de cada pistola de aire dentro de la adaptación, de modo que las primeras oscilaciones de burbuja generadas por las pistolas de aire coinciden, emitiendo de este modo una firma de la fuente que tiene amplitudes altas en baja frecuencia. El período de la burbuja emitida por cada pistola de aire depende del volumen de esa pistola de aire. Por ejemplo, las pistolas de aire con volúmenes pequeños emiten burbujas con períodos cortos. Por consiguiente, escalonando de manera apropiada el disparo de cada una de las pistolas de aire con una demora, las primeras oscilaciones de burbujas de todas las pistolas de aire dentro de la adaptación de pistolas de aire 14 puede ser coordinada para que ocurra en el mismo momento. Las pistolas de aire pueden ser disparadas con demoras que aumentan con un volumen decreciente de las pistolas de aire. El disparo de las pistolas de aire puede ser escalonado de acuerdo con diferentes técnicas de la Patente Norteamericana No. 4,739,858 emitida a Dragoset, Jr., comúnmente asignada, la cual está incorporada a la presente descripción como referencia. En otra modalidad, la adaptación de pistolas de aire 14 puede ser sintonizada a un pico principal. Como tales, las adaptaciones de pistolas de aire son disparadas simultáneamente para aumentar el impulso primario y para minimizar la reverberación de burbujas por medio de la interferencia destructiva produciendo de este modo una señal de fuente sísmica que tiene amplitudes altas y en altas frecuencias.
Como resultado de la adaptación de la sintonización de pistolas de aire 14 a la primera oscilación de burbuja, la firma de la fuente de la adaptación de pistolas de aire 14 puede contener un espectro de fase mezclado, el cual necesita una descircunvolución determinante para formar la firma de la fuente durante el procesamiento. Sin embargo, la descircunvolución determinante puede requerir que sea determinada la firma de la fuente de la adaptación de pistola de aire 14. La firma de la fuente de la adaptación de pistolas de aire 14 puede ser determinada colocando primero un conjunto de hidrófonos adyacentes a las pistolas de aire, pero separados de las mismas por una distancia de modo que ninguno de los hidrófonos penetre en las burbujas de aire producidas por las pistolas de aire. Luego, es medida la onda de presión emitida en el campo cercano de la adaptación de pistolas de aire en n puntos independientes cuyas posiciones son conocidas con respecto a la adaptación de pistolas de aire. Las mediciones entonces son procesadas tomando en cuenta las interacciones entre las pistolas de aire para construir por lo menos a manera de noción una adaptación equivalente de n fuentes independientes que no interactúan que tienen n firmas equivalentes las cuales se pueden superimponer para proporcionar la firma de la fuente de la adaptación de pistolas de aire 14. La firma de la fuente de la adaptación de pistolas de aire 14 entonces es determinada superimponiendo las n firmas equivalentes. En una modalidad, la firma de la fuente de la adaptación de pistolas de aire es la firma de la fuente del campo lejano de la adaptación de pistolas de aire. El proceso al que nos referimos anteriormente puede ser descrito con mayor detalle en la Patente Norteamericana No. 4,868,794 emitida a Ziolkowski et' al. , la cual está incorporada a la presente descripción como referencia. La firma de la fuente de la adaptación de pistolas de aire entonces puede ser utilizada para que un operador diseñe como deshacer la firma en una base de disparo por disparo. En una modalidad , la adaptación de pistolas de aire diagnóstica, datos tales como el tiempo de disparo de cada pistola de aire, la profundidad de cada pistola de aire y similares, y estos datos son grabados por cada disparo. La firma de la fuente de la adaptación de pistolas de aire 14 entonces puede ser calculada utilizando los diagnósticos de la adaptación de pistolas de aire y un programa de diseño de cómputo de firma de fuente, conocido generalmente por aquellos expertos en la técnica. Con respecto a los capturadores 12, cada capturador 12 incluye un desviador 1 6 en la porción frontal y una boya posterior 20 en la porción trasera. El desviador 16 es utilizado para colocar horizontalmente el extremo del capturador 12 más cercano a la embarcación de investigación sísmica 1 0 y la boya posterior 20 es utilizada para crear un arrastre en el extremo del capturador 12 más lejano a la embarcación de la investigación sísmica 1 0. La tensión creada en el capturador sísmico 12 por el desviador 1 6 y la boya posterior 20 da como resultado una forma simplemente lineal del capturador sísmico 12 mostrado en la figura 1 . Una pluralidad de aparatos de colocación del capturador 1 8, conocidos como "aves", es colocado entre el desviador 1 6 y la boya posterior 20. Preferentemente, la colocación de los aparatos 1 8 se pueden dirigir tanto horizontalmente como verticalmente. Estos aparatos de colocación 1 8 pueden , por ejemplo, estar localizados en intervalos regulares a lo largo del capturador 12, tales como de 200 a 400 metros. Los aparatos de colocación vertical y horizontal 1 8 pueden ser utilizados para restringir la forma del capturador sísmico 1 2 entre el desviador 16 y la boya posterior 20, tanto en las direcciones vertical (profundidad) como horizontal. Un sistema de control para los aparatos de colocación 1 8 es distribuido entre el sistema de control global 22 localizado en o cerca de la embarcación de investigación sísmica 1 0 y el sistema de control local 36 (mostrado en la figura 2) ubicada dentro o cerca de los aparatos de colocación 1 8. El sistema de control global 22 generalmente está conectado al sistema de navegación de la embarcación de investigación sísmica y obtiene cálculos de los parámetros del sistema, tales como la dirección de remolque de la embarcación y velocidad y dirección de la corriente, del sistema de navegación de la embarcación. El sistema de control global 22 monitorea las posiciones reales de cada uno de los aparatos de colocación 18 y está programado con las colocaciones deseadas de o las separaciones mínimas deseadas entre los capturadores sísmicos 12. Las posiciones horizontales de los aparatos de colocación 1 8 pueden ser calculadas, por ejemplo, utilizando los tipos de sistemas de colocación acústica descritos en la Patente Norteamericana No. 4,992,990, comúnmente asignada, la cual está incorporada a la presente descripción como referencia. Alternativa o adicionalmente, puede ser utilizado un sistema de colocación global basado en satélite para determinar las posiciones del equipo. Las posiciones verticales de los aparatos de colocación 18 generalmente son monitoreados utilizando sensores de presión adheridos a los aparatos de colocación 18, como se explicará más adelante. El sistema de control global 22 de preferencia mantiene un modelo dinámico de cada uno de los capturadores sísmicos 12 y utiliza las posiciones deseada y real de los aparatos de colocación 18 para calcular de manera regular fuerzas verticales y horizontales deseadas actualizadas que deben impartir los aparatos de colocación 18 en los capturadores sísmicos 12 y para moverlos de sus posiciones reales a sus posiciones deseadas. El sistema de control global 22 de preferencia calcula las fuerzas vertical y horizontal deseadas basado en el comportamiento de cada capturador 12 y también toma en cuenta el comportamiento de la adaptación de capturador completa. Debido al índice de muestra relativamente bajo y la demora de tiempo asociada con el sistema de determinación de colocación horizontal, el sistema de control global 22 opera el software predictor de posición para calcular las ubicaciones reales de cada uno de los aparatos de colocación 18. El sistema de control global 22 también revisa los datos recibidos del sistema de navegación de la embarcación. El sistema de control global 22 generalmente adquirirá los siguientes parámetros del sistema de navegación de la embarcación: velocidad de la embarcación (m/s), cabeceo de la embarcación (grados), velocidad de la corriente (m/s), cabeceo de la corriente (grados) y la ubicación de cada uno de los aparatos de colocación 18 en el plano horizontal en un sistema de coordenadas fijas de la embarcación. La velocidad y cabeceo de la corriente también pueden ser calculados basados en las fuerzas promedio que actúan en los capturadores 12 por los aparatos de colocación 18. El sistema de control global 22 preferentemente enviará los siguientes valores al controlador del ave local: fuerza vertical demandada, fuerza horizontal demandada, velocidad de remolque y velocidad de corriente cruzada. La figura 2 ilustra una porción del capturador sísmico 12 con un aparato de colocación 18 adherido, el cual tiene la capacidad de controlar la colocación del capturador sísmico 12 tanto en las direcciones vertical como horizontal. El capturador sísmico 12 incluye además una línea de comunicación 24, la cual puede consistir de un manojo de cables de transmisión de datos de fibra óptica y cables de transmisión de energía. La línea de comunicación 24 pasa a lo largo de la longitud del capturador sísmico 12 y está conectado a los sensores sísmicos (no mostrados), hidrófonos 26, los cuales están distribuidos en la longitud del capturador 12 y al aparato de colocación 18. El aparato de colocación 18 preferentemente tiene un par de alas que se mueven independientemente 28, las cuales son conectadas a ejes rotatorios 32, que se pueden hacer girar por los motores del ala 34. El aparato de colocación 18 permite la orientación de las alas 28 con respecto al cuerpo del aparato de colocación 30 que va a ser cambiado. Los motores del ala 34 pueden consistir de cualquier tipo de aparato que tenga la capacidad de cambiar la orientación de las alas 28. Los motores de las alas 34 pueden ser, ya sea motores eléctricos o accionadores hidráulicos. EL sistema de control local 36 controla el movimiento de las alas 28 calculando el cambio deseado en el ángulo de las alas 28 y operando selectivamente los motores 34 para efectuar este cambio. Uno de los beneficios del sistema de control al que se hizo referencia anteriormente, es que el cambio deseado en la orientación de las alas 28 es calculando utilizando un cálculo de la velocidad del aparato de colocación 18, en vez de simplemente depender de un tipo de circuito de retroalimentación del sistema de control que opera de la misma manera independientemente de la velocidad de la embarcación. Debido a que la fuerza producida por el ala 28 es proporcional a la velocidad cuadrada del aparato, se puede hacer un cálculo mucho más preciso del cambio deseado en la orientación del ala utilizando un cálculo de la velocidad del aparato. Como se mencionó anteriormente, el sistema de control global 22 comparte las responsabilidades con el sistema de control local 36. El sistema de control global 22 tiene la tarea de monitorear las posiciones de los capturadores 12 y proporcionar información de las fuerzas deseadas o posiciones deseadas al sistema de control local 36. El sistema de control local 36 dentro de cada aparato de colocación 18 tiene la tarea de ajustar el ángulo de extensión del ala para hacer girar el aparato de colocación 18 a la posición correcta y para ajustar el ángulo común del ala y para producir la magnitud de la fuerza total deseada requerida. El aparato de colocación 18, incluyendo el sistema de control global 22 y el sistema de control local 36 se describe con mayor detalle en la Patente del Reino Unido GB/2,342,081 , comúnmente asignada, la cual está incorporada a la presente descripción como referencia. Una o más modalidades de la presente invención contemplan también otros diseños para los aparatos de colocación 18, incluyendo aquellos que utilizan un ala de movimiento completo con alerones, tres alas de movimiento completo, cuatro alas de movimiento completo y aquellos descritos en la Patente Norteamericana No. 6,671 ,223, comúnmente asignada, la cual está incorporada a la presente descripción como referencia. Con respecto a los hidrófonos 26, en una modalidad, los hidrófonos 26 no pueden ser cableados como para formar grupos que generan una sola salida. En vez de ello, cada hidrófono 26 es ajustado para generar una salida separada, la cual es filtrada posteriormente por un formador de rayo adaptable. El formador de rayo adaptable incluye dos o más filtros adaptables de multicanal espacial y/o temporalmente local con dos o más canales. El formador de rayo adaptable está configurado para discriminar su respuesta de acuerdo con el contenido espacial y/o temporal del espectro de las señales de entrada. De esta manera, pueden ser generadas señales de salida filtradas y grabadas por cada hidrófono. Los hidrófonos 26 pueden ser separados en intervalos de 3.125 metros para atenuar el ruido no deseado en la señal sísmica recibida. La separación entre los hidrófonos 26 puede estar basada en un número de factores, tales como el ancho de banda para la transmisión de datos y grabación o costos de manufactura. La separación entre los hidrófonos 26 en combinación con el formador de rayo adaptable está configurada para reducir el ruido no deseado, particularmente el ruido coherente, tal como el ruido de la onda de la ola, el ruido de la ondulación y el ruido de flujo cruzado. La configuración del hidrófono y el formador de rayo adaptable se describen con mayor detalle en la Patente Norteamericana No. 6,684, 160 comúnmente asignada, la cual está incorporada a la presente descripción como referencia. La figura 3 ilustra un diagrama de flujo de un método 300 para mejorar la adquisición de señales sísmicas de baja frecuencia para la elaboración de imagen sub-salada de acuerdo con una modalidad de la presente invención. En el paso 310, la adaptación de pistolas de aire 14 es remolcada a una profundidad de 10.2 metros. En una modalidad, la adaptación de pistolas de aire puede ser remolcada entre una profundidad de 10 y 25 metros. Colocando la adaptación de pistolas de aire en dichas profundidades, la banda de paso de la respuesta fantasma de la fuente emigra a frecuencias más bajas, permitiendo de este modo, que sean conservadas las señales de baja frecuencia. Por consiguiente, la profundidad de la adaptación de pistolas de aire 14 puede ser seleccionada de modo que la zona de paso de la respuesta fantasma coincida con un rango de frecuencia de la energía generada por la adaptación de pistolas de aire 14. En el paso 320, los capturadores sísmicos 12 son remolcados a una profundidad de 1 0.2 metros. En una modalidad, los capturadores sísmicos 12 pueden ser remolcados a una profundidad de entre 1 0 a 25 metros. Colocando los capturadores sísmicos 12 en dichas profundidades, la banda de paso de la respuesta fantasma del capturador emigra a frecuencias más bajas, permitiendo de este modo que sea conservada la señal de baja frecuencia. Por consiguiente, la profundidad de los capturadores sísmicos 12 puede ser seleccionada, de modo que la zona de paso de la respuesta fantasma coincida con un rango de frecuencia de la energía generada por la adaptación de pistolas de aire 14. En el paso 330, las señales sísmicas reflejadas de los estratos de la tierra más allá de la región salada son recibidas por los hidrófonos colocados en los capturadores sísmicos 12. Durante la adquisición, con frecuencia se utiliza un filtro de bajo corte para reducir la contaminación del ruido de la ondulación. Sin embargo, el filtro de bajo corte también elimina las señales de baja frecuencia. De acuerdo con una modalidad de la presente invención , las señales sísmicas son grabadas por los hidrófonos sin filtros de baja frecuencia o con la opción de filtro de bajo corte apagada. De esta manera, puede ser mejorada la amplitud de las señales de baja frecuencia. De acuerdo con una o más modalidades de la presente invención, las señales sísmicas puede ser adquiridas utilizando diferentes adaptaciones de pistolas de aire y configuraciones del capturador. La figura 4A ilustra una vista transversal de una configuración de adaptación de pistolas de aire de acuerdo con una modalidad de la presente invención, la cual incluye las adaptaciones de pistolas de aire 402 y 404. La adaptación de pistolas de aire 402 está configurada para aumentar las señales sísmicas de alta frecuencia, mientras que la adaptación de pistolas de aire 404 está configurada para aumentar las señales sísmicas de baja frecuencia. La adaptación de pistolas de aire 402 está sintonizada al pico, es decir, la adaptación de pistolas de aire 402 está sintonizada al pico principal, mientras que la adaptación de pistolas de aire 404 está sintonizada con las burbujas, es decir, la adaptación de pistolas de aire 404 está sintonizada con la primera oscilación de burbuja. En una modalidad, la adaptación de pistolas de aire 402 puede ser sintonizada con las burbujas, mientras la adaptación de pistolas de aire 404 puede ser sintonizada con el pico. El volumen total de la adaptación de pistolas de aire 404 es mayor que el volumen total de la adaptación de pistolas de aire 402. Por ejemplo, la adaptación de pistolas de aire 402 tiene un volumen total de 83,328.2 cm3 (5,085 pulgadas cúbicas), mientras la adaptación de pistolas de aire 404 tiene un volumen total de 1 1 1 , 104.3 cm3 (6,780 pulgadas cúbicas). La adaptación de pistolas de aire 404 es colocada a una profundidad mayor que la adaptación de pistolas de aire 402. Por ejemplo, la adaptación de pistolas 402 de aire es colocada a una profundidad entre aproximadamente de 6 a 8 metros, mientras la adaptación de pistolas de aire 404 es colocada a una profundidad entre aproximadamente 14 a 18 metros. La diferencia en la profundidad entre la adaptación de pistolas de aire 402 y la adaptación de pistolas de aire 404 puede ser seleccionada de modo que l/dt < fmax, en donde fmax es la frecuencia máxima en los datos sísmicos. El tiempo dt es determinado por la diferencia de profundidad entre las dos adaptaciones emisoras y por la velocidad de la energía sísmica en el agua, la cual es una cantidad conocida. Además de ser separadas en la dirección vertical (dirección z), las dos adaptaciones de pistolas de aire son desplazadas por una distancia horizontal dx en la dirección horizontal (dirección x). El desplazamiento horizontal entre las dos adaptaciones emisoras es substancialmente igual al intervalo del punto de disparo de la adaptación de investigación sísmica marina. Como ejemplo, para una adaptación de investigación sísmica que genera un intervalo de punto de disparo de 37.5 m , el desplazamiento horizontal de la adaptación de pistolas de aire es de aproximadamente 37.5 m. Sin embargo, no son desplazadas las dos adaptaciones de pistolas de aire en la dirección y, la cual se extiende fuera del papel y perpendicular a la dirección de movimiento de las adaptaciones de pistolas de aire. La embarcación de investigación sísmica 10 está configurada para remolcar las adaptaciones de pistolas de aire 402 y 404 en una velocidad V. Durante el uso, las adaptaciones de pistolas de aire 402 y 404 son movidas a través del agua en la dirección a lo largo de la cual son desplazadas las adaptaciones. Las adaptaciones de pistolas de aire 402 y 404 son disparadas en una secuencia de "salto" en intervalos de punto de disparo iguales, por ejemplo, 37.5 m. Las pistolas de aire de la adaptación más cercana a la embarcación de investigación sísmica 10, es decir, en la adaptación de pistolas de aire 402, son disparadas inicialmente. Estas pistolas de aire pueden ser disparadas consecutivamente o de manera simultánea. Después de una demora de tiempo igual al tiempo requerido para que la embarcación de remolque viaje 37.5 m (es decir, dx/V), las pistolas de aire de la adaptación de pistolas de aire avanzan de la embarcación de investigación sísmica 10, es decir, son disparadas la adaptación de pistolas de aire 404. La demora de tiempo dx/V entre los disparos de las dos adaptaciones de pistolas de aire asegura que cada pistola de aire de una adaptación sea disparada en las mismas coordenadas x e y que las pistolas de aire correspondientes de la otra adaptación, pero en profundidades diferentes. Tales como, se generan dos grabaciones de disparos en puntos que tienen las mismas coordenadas x e y, pero diferentes coordenadas z (profundidades). En una modalidad, las adaptaciones de pistolas de aire 402 y 404 son disparadas simultáneamente utilizando una técnica de codificación de fuente, de modo que cada campo de onda es codificado con una firma para indicar la adaptación de pistolas de aire con la cual está asociado el campo de onda codificado. Varias técnicas de codificación se explican con más detalle en la Patente Norteamericana No. 5,924,049, comúnmente asignada, la cual está incorporada a la presente descripción como referencia. La figura 4B ilustra una vista de planta de una configuración de la adaptación de pistolas de aire de acuerdo con una modalidad de la presente invención, la cual incluye las adaptaciones de pistolas de aire 412, 422, 414 y 424. Las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422 son remolcadas por la embarcación de investigación sísmica 420, mientras las adaptaciones de pistolas de aire 414 y 424 son remolcadas por una embarcación de investigación sísmica 430. La embarcación de investigación sísmica 430 se muestra como directamente detrás de la embarcación de investigación sísmica 420. Sin embargo, la embarcación de investigación sísmica 430 puede ser colocada en cualquier punto en relación con la embarcación de investigación sísmica 420. Por ejemplo, la embarcación de investigación sísmica 430 puede ser colocada al lado de la embarcación de investigación sísmica 420. Las dos embarcaciones de investigación sísmica puede estar separadas por una distancia basada en consideraciones de diseño de la investigación o geofísicas, tales como un rango de compensación . Las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422 están configuradas para mejorar las señales sísmicas de alta frecuencia, mientras las adaptaciones de pistolas de aire 414 y 424 están configuradas para mejorar las señales sísmicas de" baja frecuencia. Las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422 están sintonizadas con el pico, mientras las adaptaciones de pistolas de aire 414 y 424 están sintonizadas con la burbuja. En una modalidad , las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422 pueden estar sintonizadas con la burbuja, mientras las adaptaciones de pistolas de aire 414 y 424 pueden estar sintonizadas con el pico. El volumen total de las adaptaciones de pistolas de aire 414 y 424 es mayor que el volumen total de las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422. Por ejemplo, cada una de las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422 tiene un volumen total de 83,328.2 cm3 (5,085 pulgadas cúbicas), mientras cada una de las adaptaciones de pistolas de aire 414 y 424 tiene un volumen total de 1 1 1 , 1 04.3 cm3 6,780 pulgadas cúbicas). Las adaptaciones de pistolas de aire 414 y 424 están colocadas en una profundidad mayor que las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422. Por ejemplo, las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422 colocadas en una profundidad de aproximadamente de 6 a 8 metros, mientras las adaptaciones de pistolas de aire 414 y 424 pueden estar colocadas en una profundidad de aproximadamente 14 a 1 8 metros. Las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422 están separadas por una distancia de línea cruzada dy en la dirección y. La distancia de línea cruzada dy entre las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422 depende de la separación entre los capturadores 12. Preferentemente, la distancia de línea cruzada dy es la mitad de la separación del capturador. Sin embargo, las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422 no son desplazadas en la dirección x. De un modo similar, las adaptaciones de pistolas de aire 414 y 424 están separadas por la misma distancia de línea cruzada dy que separa las adaptaciones de pistolas de aire 412 y 422 y no son desplazadas en la dirección x. Durante el uso, las adaptaciones de pistolas de aire 412, 422,
414 y 424 son disparadas simultáneamente utilizando una técnica de codificación de fuente, de modo que cada campo de onda sea codificado con una firma para indicar la adaptación de pistolas de aire con el cual está asociado el campo de onda codificado. Como se mencionó anteriormente, se explican varias técnicas de codificación con más detalle en la Patente Norteamericana No. 5,924,049, comúnmente asignada, la cual está incorporada en la presente descripción como referencia. La figura 4C ilustra una vista transversal de la configuración de la adaptación de pistolas de aire de acuerdo con una modalidad de la presente invención, la cual incluye las adaptaciones de pistolas de aire 432, 434 y 436. Las adaptaciones de pistolas de aire 432, 434 y 436 son colocadas en el agua en tres profundidades diferentes. La adaptación de pistolas de aire 432 es colocada substancialmente vertical arriba de la adaptación de pistolas de aire 434, mientras la adaptación de pistolas de aire 434 es colocada substancialmente vertical arriba de la adaptación de pistolas de aire 436. De esta manera, las adaptaciones de pistolas de aire 432, 434 y 436 tienen las mismas coordenadas x e y, pero coordenadas z diferentes. Esta adaptación es a la que nos podemos referir como una combinación superior/inferior de las adaptaciones de pistolas de aire. El término "superior" generalmente está asociado con las adaptaciones de aire más planas y el término "inferior" generalmente está asociado con las adaptaciones de pistolas de aire más profundas. Durante el uso, las adaptaciones de pistolas de aire 412, 422, 414 y 424 pueden ser disparadas en una secuencia de "salto" o simultáneamente utilizando una técnica de codificación de fuente, de modo que cada campo de onda está codificado con una firma para indicar la adaptación de pistolas de aire particular con la cual está asociado el campo de onda codificado. Varias técnicas de codificación se explicarán con mayor detalle en la Patente Norteamericana No. 5,924,049, comúnmente asignada, la cual está incorporada en la presente descripción como referencia. La figura 4D ¡lustra una vista transversal de una configuración de capturador sísmico de acuerdo con una modalidad de la presente invención, la cual incluye los capturadores sísmicos 452, 454, 456 y la adaptación de pistolas de aire 460. Los capturadores sísmicos 452, 454, 456 son colocados en el agua en tres profundidades diferentes. El capturador sísmico 452 es colocado substancialmente vertical arriba del capturador sísmico 454, mientras el capturador sísmico 454 es colocado substancialmente vertical arriba del capturador sísmico 456. De esta manera, los capturadores sísmicos 452, 454 y 456 tienen las mismas coordenadas x e y, pero coordenadas z diferentes. A esta adaptación nos podemos referir como una combinación superior/inferior de los capturadores sísmicos. El término "superior" generalmente está asociado con los capturadores sísmicos más planos y el término "inferior" está generalmente asociado con los capturadores sísmicos más profundos. Aunque solamente se muestra una adaptación de pistolas de aire para operarlas en relación con los capturadores sísmicos 452, 454 y 456, una o más modalidades de la presente invención contemplan los capturadores sísmicos 452, 454 y 456 para que operen con diferentes configuraciones de adaptación de pistolas de aire, tales como las que se describen haciendo referencia a las figuras 4A, 4B y 4C. La figura 5 ilustra los campos de onda de trayectoria ascendente y descendente 500, 505, 510, 515, 520, 525 correspondientes a por lo menos una señal acústica proporcionada o un disparo en una investigación sísmica marina. Aunque los campos de onda de trayectoria superior e inferior se explican como si fueran entidades separadas, los expertos en la técnica deberán apreciar que los campos de onda de trayectoria ascendente y descendente 500, 505, 510, 515, 520, 525 pueden representar porciones de un solo campo de onda producidas por un solo disparo o porciones de una pluralidad de campos de onda producidos por una pluralidad de disparos. El sensor sísmico "superior" 540 es desplegado a una profundidad Z0 más allá de la superficie 530 del cuerpo de agua 535, y el sensor sísmico "inferior" 550 es desplegado a una profundidad Zu más allá de la superficie 530. El sensor sísmico "superior" 540 detecta una o más cantidades físicas que indican los campos de onda de trayectoria ascendente y descendente 51 0, 51 5. En una modalidad, el sensor sísmico "superior" 540 detecta un campo de onda de presión P(Z0) en la ubicación del sensor sísmico "superior" 540. El sensor sísmico "inferior" 550 detecta una o más cantidades físicas que indican los campos de onda de trayectoria ascendente y descendente 520, 525. En una modalidad, el sensor sísmico "inferior" 550 detecta un campo de onda de presión P(ZU) en la ubicación del sensor sísmico "inferior" 550. El campo de onda de trayectoria ascendente 520 en el sensor sísmico "inferior" 550, representado por U(ZU), puede ser relacionado con los campos de onda P(Z0) en la ubicación del sensor sísmico "superior" 540 y P(ZU) en la ubicación del sensor sísmico "inferior" 550 representado por la expresión:
en donde WD y Wu son operadores extrapoladores de campo de onda para los campos de onda de trayectoria ascendente y descendente, respectivamente. De un modo similar, el campo de onda de trayectoria descendente 525 en el sensor sísmico "inferior" 550, representado por D(ZU), puede estar relacionado con los campos de onda de presión P(Z0) y P(ZU) por medio de la expresión:
nÍ7 \_ P(zXWyP(Z«) { ~ WB -W„ En una modalidad, el operador extrapolador de campo de onda Wu es proporcionado por la expresión :
y el operador extrapolador de campo de onda W es proporcionado por la expresión:
* en donde v es la velocidad del agua, f es la frecuencia de onda, y k es el número de onda. Los expertos en la técnica apreciaran que la expresión para el operador extrapolador de campo de onda Wu solamente es válida para ondas no evanescentes, es decir, 1 -k2v2//2 > 0. Los expertos en la técnica también entenderán que se pueden calcular expresiones similares para relacionar los campos de onda de trayectoria ascendente y descendente 51 0, 51 5 en el sensor sísmico "superior" 540 a los campos de onda de presión P(Z0) y P(ZU). El campo de onda de trayectoria ascendente 500 justamente detrás de la superficie 530 es proporcionado por la expresión:
uioXuizX-^^ 77"^
y el campo de onda de trayectoria descendente 505 justamente detrás de la superficie 530 es proporcionada por la expresión:
(?) Las expresiones anteriores para los campos de onda de trayectoria ascendente y descendente 500, 505 suponen que la superficie 530 se encuentra en Z=0. Si la superficie 530 se supone que está perfectamente en calma, una circunstancia que virtualmente nunca se logra en la práctica, entonces los campos de onda de trayectoria ascendente y descendente 500, 505 en la superficie 530 son iguales en el valor absoluto y tienen signos opuestos. En términos matemáticos, la superficie 530 es considerada una superficie libre en la cual se desvanece el campo de onda de presión, es decir P(Z=0) = 0, de modo que los campos de onda de trayectoria ascendente y descendente 500, 505 están relacionados con una condición de índice de mar plano:
P{Z = O) = U{ )+ D(O) = O
Imponiendo la condición de límite de mar plano en la forma U(0) = -D(0), es decir una reflectividad de superficie de -1 , para una ventana de datos debajo de una llegada directa, se puede calcular la siguiente expresión:
P(Z )[ 2 >-* //2z,, _ e-jz?fJ?-kV/f'z. _ píz Los expertos en la técnica deberán apreciar que las expresiones que se encuentran entre paréntesis son operadores fantasma, F0 y Fu, para los datos sísmicos superior e inferior, respectivamente, en caso de una superficie perfectamente en calma 530. Por consiguiente, la expresión anterior manifiesta que la presión en el receptor sísmico "superior" 540 multiplicada por el operador fantasma Fu del receptor sísmico "inferior" 550, es igual a la presión del receptor sísmico "inferior" 550 multiplicado por el operador fantasma F0 del receptor sísmico "superior" 540. En términos matemáticos, la expresión anterior puede ser escrita en la forma simplificada: P(Z0)F0 = P(Zu)Fu. Sin embargo, como se explicó anteriormente, la superficie 530 virtualmente nunca es plana, como se supuso anteriormente y en la práctica convencional. Además, las expresiones anteriores no toman en cuenta las variaciones temporal y espaciales en la velocidad de agua, la reflectividad de la superficie 530, los errores de colocación del capturador y otras condiciones no ideales que se encuentran frecuentemente en investigaciones sísmicas marinas reales. Para tomar en cuenta, por lo menos en parte, los efectos de las condiciones no ideales anteriormente mencionadas, se determinan uno o más filtros de calibración de una manera que se explicará con mayor detalle más adelante. Los filtros de calibración son utilizados entonces para formar una combinación superior/inferior de los datos sísmicos marinos adquiridos por el receptor sísmico "superior" 540 y el receptor sísmico "inferior" 550. Por ejemplo, la combinación superior/inferior puede ser formada modificando la condición de límite de superficie utilizando uno o más filtros de calibración. La combinación superior/inferior formada con la condición de límite modificada puede dar como resultado un conjunto de datos combinado con un ruido reducido en relación con el conjunto de datos formado por una combinación superior/inferior utilizando la condición de límite de mar plano. La figura 6 ilustra un diagrama de flujo de un método 600 para formar una combinación superior/inferior utilizando uno o más filtros de calibración de acuerdo con una o más modalidades de la presente invención. El primer y segundo conjunto de datos son seleccionados (en el paso 610). En una modalidad, el primer y segundo conjunto de datos son seleccionados (en el paso 610) para que sean previamente apilados sobre y debajo de los conjuntos de datos adquiridos por al menos un sensor sísmico conectado con un capturador "superior" y por lo menos un sensor sísmico conectado con un capturador "inferior" en una combinación de capturador superior/inferior. Sin embargo, la presente invención no está limitada a seleccionar (en el paso 610) todos los datos del conjunto de datos previamente apilado. En una modalidad alternativa, se adquieren porciones de conjuntos de datos previamente apilados dentro de una ventana de tiempo seleccionada y/o se puede seleccionar una compensación (en el paso 610). En otra modalidad alternativa, las porciones del conjunto de datos previamente apilados de la recolección seleccionada, tales como un disparo coleccionado y/o un receptor coleccionado, pueden ser seleccionadas (en el paso 610). El primer y/o segundo conjuntos de datos pueden ser proporcionados por medio de la transmisión por un medio cableado y/o inalámbrico. Por ejemplo, los conjuntos de datos superiores e inferiores pueden ser seleccionados de los datos que son recolectados o recientemente después de su recolección en una investigación sísmica. Alternativamente, el primer y/o segundo conjuntos de datos pueden ser grabados en y transmitidos por medio de una cinta de grabación, discos magnéticos, discos compactos, DVDs y similares. Por lo tanto, el primer y segundo conjuntos de datos, en algunas modalidades, pueden ser seleccionados de los datos previamente recolectados y archivados en algún medio de almacenamiento magnético u óptico. Se determinan uno o más filtros de calibración (en el paso 620) utilizando los conjuntos de datos superior e inferior seleccionados. En una modalidad, el uno o más filtros de calibración son determinados (en el paso 620) suponiendo inicialmente, como se explicó con anterioridad, la presión en el receptor sísmico "superior" 440 multiplicada por el operador fantasma Fu del receptor sísmico "inferior" 450 que es igual a la presión en el receptor sísmico "inferior" 450 multiplicada por el operador fantasma Fo del receptor sísmico "superior" 440, es decir P(Z0)F0 = P(Zu)Fu. A esta técnica frecuentemente nos referimos como una técnica de elaboración de fantasma a lo ancho. Sin embargo, como se discutió anteriormente, la relación generalmente no es precisa para el conjunto de datos sísmicos superior/inferior adquirido. El uno o más filtros de calibración, a(f), pueden por lo tanto ser determinados utilizando la expresión a(f)P(Z0)F0 = P(Zu)Fu- Por ejemplo, se pueden determinar uno o más filtros de calibración evaluando la expresión a(f)P(Z0)F0 = P(Zu)Fu por el criterio de mínimos cuadrados. Sin embargo, los expertos en la técnica apreciarán que la presente invención no está limitada a aplicar el criterio de mínimos cuadrados a la expresión a(f)P(Z0)Fo = P(Zu)Fu- Además, se puede evaluar cualquier expresión deseable con cualquier técnica deseable utilizada para determinar los filtros de calibración. Los expertos en la técnica deberán apreciar que pueden ser determinados uno o más filtros de calibración, de modo que la expresión a(f)P(Z0)F0 = P(Zu)Fu se mantenga verdadera en el sentido estadístico, aunque puede no mantener precisamente todos los datos sísmicos adquiridos utilizados para determinar los filtros de calibración. Entonces uno o más filtros de calibración son utilizados para combinar (en el paso 630) el primer y segundo conjuntos de datos para formar un tercer conjunto de datos, tal como un conjunto de datos combinados superior/inferior. El uno o más filtros de calibración pueden ser utilizados para definir una condición de límite perturbado utilizando los conjuntos de datos superior e inferior. La condición de límite perturbado entonces es incorporada en la técnica de combinación superior/inferior seleccionada que es utilizada para combinar (en el paso 630) los datos sísmicos superior e inferior. Los expertos en la técnica deberán apreciar que la presente invención no está limitada a cualquier técnica de combinación particular (en el paso 630) de los datos sísmicos superior e inferior utilizando el uno o más filtros de calibración. En diferentes modalidades alternativas, se puede utilizar cualquier técnica deseable para combinar (en el paso 630), el conjunto de datos sísmicos superior e inferior utilizando el uno o más filtros de calibración. Aunque lo anterior está relacionado con modalidades de la presente invención, se pueden prever una o más modalidades adicionales de la presente invención sin salirse del alcance básico de la misma y el alcance de la misma es determinado por las reivindicaciones siguientes.