NO335663B1 - Fremgangsmåte for å redusere støy i marine seismiske registreringer - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte og et system for å utføre en marin seismisk undersøkelse er beskrevet, inkludert tauing av minst en seismisk streamer som omfatter et flertall av hydrofoner distribuert med intervaller på i gjennomsnitt ikke mer enn 500 cm langs denne, i vannet over området som skal undersøkes; å rette akustiske signaler ned gjennom vannet og inn i den underliggende grunnen; å motta, med hydrofonene, seismiske signaler reflektert fra lag i grunnen under vannet; å digitalisere utgangssignalet fra hver hydrofon separat; og å filtrere dette utgangssignalet for å redusere støyen som er tilstede i utgangssignalet og å generere et signal med et redusert støyinnhold, idet filtreringsprosessen benytter, som et ytterligere inngangssignal, det digitale utgangssignalet til i det minste én nærliggende hydrofon. Filtreringen anvendes ved enkeltsensorregistreringer før gruppedannelse og der dermed i stand til å detektere og redusere innholdet av støy med en koherenslengde på 20 meter eller mindre. Den reduserer støy slik som streamer- eller utbulingsstøy.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår marine seismiske undersøkelser, og er mer spesielt knyttet til støyreduksjonsmetoder for bruk ved marine seismiske undersøkelser.

For å utføre en 3D marin seismisk undersøkelse taues et flertall seismiske streamere (hydrofonkabler), hver typisk flere tusen meter lang og med kjeder av hydrofoner og tilhørende elektronisk utstyr distribuert langs sin lengde, med omkring 5 knop bak et seismisk undersøkelsesfartøy, som også tauer en eller flere seismiske kilder, typisk luftkanoner. Akustiske signaler produsert av de seismiske kildene rettes ned gjennom vannet inn i grunnen under, hvor de reflekteres fra de forskjellige lag (Eng. strata). De reflekterte signalene mottas av hydrofonene i streamerne, digitaliseres og sendes så til det seismiske undersøkelsesfartøyet, hvor de registreres og i det minste gjennomgår en delvis behandling med det endelige mål å bygge opp en representasjon av jordlagene i området som undersøkes.

Typisk taues det opp til 12 streamere, hvor hver streamer er flere kilometer lang. Streamerne utgjøres av seksjoner som typisk kan være 100-200 meter lange; hver seksjon består av hydrofoner inne i en ytre kappe (Eng. skin) som kan være fylt med olje, skum, eller en mer fast substans. Belastningsvaiere og avstandsstykker utgjør det indre skjelettet til streameren.

Signalene som mottas av hydrofonene i streamerne er alltid forurenset av støy fra et flertall kilder. Fartøyets krenging, spesielt i høy sjø, forårsaker vibrasjoner i belastningsvaierne, som virker inn på sammenkoblingene og den oljefylte kappen, noe som genererer utbulingsbølger (Eng. bulge waves) (eller pustende bølger (Eng. breathing waves)) som forplanter seg ned langs streamerne. Trykkvariasjonene detekteres av hydrofonene, noe som tilføyer støy og forvrenger de registrerte seismiske signalene. Når streameren beveger seg gjennom vannet, forårsaker grens esj iktturbulens trykkfluktuasjoner ved ytterveggen til kappen, som igjen kobles til hydrofonene.

Utbulingsbølger kan også forårsakes av virvelløsriving ved elliptisk vannbevegelse rundt streameren forårsaket av bølger.

En av de viktigste teknikkene for å redusere denne støyen, for tiden, omfatter en fast sammenkobling (Eng. hard-wiring) av tilgrensende hydrofoner for å summere deres respektive analoge utgangssignaler: typisk inneholder en gruppe åtte uniformt fordelte hydrofoner, og sentrene til hydrofonene ligger typisk med intervaller på 6,25 meter. Et slikt arrangement er beskrevet i vårt US-patent 5,351,218, som også beskriver hvordan par av tilgrensende grupper kan forbindes selektivt med hverandre, for å danne grupper på seksten tilgrensende hydrofoner hvis gruppesent-re ligger med 12,5 meters intervaller.

Siden de individuelle hydrofonene i hver gruppe ligger relativt tett, typisk bare 90 cm fra hverandre, antas det at alle hydrofonene i en gitt gruppe mottar i hovedsak det samme seismiske signalet. Det seismiske signalet forsterkes derfor ved summering av de analoge utgangssignalene fra hydrofonene i gruppen, mens støyen som påvirker hver hydrofon, dersom den er tilfeldig ukorrelert, vil tendere mot å kanselleres av summeringsprosessen. Gruppene av åtte eller seksten hydrofoner kan dermed anses ekvivalent med enkelte hydrofoner med en 6,25 eller 12,5 meter avstand, en forbedring på åtte eller seksten i forhold til en individuell hydrofon innenfor en gruppe, og gir en svært god avvisning av tilfeldig støy.

En vesentlig kilde til støy som imidlertid påvirker hydrofonene er bevegelsen av overflaten av vannet i området for undersøkelsen, på grunn av bølger og dønninger. Støy på grunn av bølger eller dønninger, som heretter vil refereres til simpelthen som "dønningsstøy", er ikke virkelig tilfeldig i forhold til gruppene av åtte eller seksten hydrofoner ifølge kjent teknikk, slik at summeringen av de analoge utgangssignalene til hydrofonene i hver gruppe ikke er særlig effektive i å redusere den. Videre øker betydningen av dønningsstøy dramatisk når høyden til bølgene eller dønningene øker, i den grad at når været forårsaker høyden til å overstige et visst nivå, typisk 2 til 4 meter, reduseres signal-/støyforholdet så mye at undersø-kelsen må avbrytes til været bedres. Denne "weather downtime" kan øke de totale kostnadene ved undersøkelsen betydelig.

En metode for å anvende adaptiv signalbehandling ved dempning av utbulingsbøl-ger er beskrevet i US-patent 4,821,241. Der er det foreslått å anordne belastnings-sensorer sammen med hydrofonene i streameren. Belastningssensorene er følsomme for mekaniske belastninger som påføres kabelen, men er i hovedsak ikke følsomme for akustiske bølger som forplanter seg i flytende medier. Utgangssignalene fra belastningssensorene kombineres med utgangssignalene fra de tilsvarende hydrofonene som er plassert på samme sted, for å kansellere falske signaler på grunn av utbulingsbølger.

En annen metode for å anvende adaptiv signalbehandling for å dempe utbulingsbøl-gene er beskrevet i US-patent 5,251,183.1 dette patentet er det foreslått å benytte et akselerometer festet mellom innføringsdelen av streameren og hydrofonen.

«Intrashot»- og «intershot»-akselometer og hydrofonsignaler registreres. Metoden benytter «intrashot»- og «intershot»-adaptive behandlingssløyfer. Den «intershot»-adaptive behandlingssløyfen utleder «intershot» komplekse vekttall fra «intershot» akselerometersignaler og «intershot» hydrofonsignaler. Den «intrashot» adaptive

behandlingssløyfen modellerer utbulingsbølgestøy i «intrashot» hydrofonsignalene ved å kombinere de «intershot» komplekse vekttallene med «intrashot» akselerome-tersignalene. Utbulingsbølgestøydempingen oppnås ved å subtrahere intrashotbøl-gestøymodellen fra de «intrashot» seismiske detektorsignalene.

Andre typer støy, slik som tverrstrømsstøy (Eng. crossflow noise) generert når streameren utsettes for tverrgående strømninger (Eng. cross-currents), har karakte-ristikker som er like med karakteristikkene til utbulingsbølgestøyen. Tverrstrøms-støy er et spesielt viktig problem når det seismiske undersøkelsesfartøyet og streamerne snus i løpet av en seismisk undersøkelse. Nivået av tverrstrømsstøy er typisk så overveldende ved snuing at registreringen av seismiske data simpelthen stoppes mens fartøyet snus. Gjennom kjente signalbehandlingsmetoder for seismiske data har det ikke lykkes i å oppnå en adekvat demping av disse typene støy heller.

US 4,744,064 A vedrører en fremgangsmåte og anordning for digital utledning av matriser fra seismiske data, der identiske parallelle prosesseringselementer koblet mellom input/output busser hver er forhåndsvalgt for å utlede store mengder med arrays. Hvert behandlingselement, som respons på matrisespesifikasjonene, registrerer og lagrer alle mottakerutgangssignaler i skanningen som kreves for å utlede de respektive matriser, utleder sine tilordnede matriser, og leverer de resulterende matrisene til utgangsbuss.

Artikkel «Electroacoustic characteristics of marine seismic streamers» fra GEOPHYSICS, vol. 35. No. 6, December 1970, beskriver digitalisering av utgangssignalet fra en hydrofon, samt en nærliggende hydrofon, samt hvordan signalene filtreres for å redusere støy.

Det er derfor et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe fremgangsmåter for å redusere effektene av støy, slik som dønningsstøy, ved marine seismiske undersø-kelser.

Et seismisk registreringssystem omfatter: en streamer for mottak av seismiske signaler reflektert fra lag under en vannmengde, hvor streameren omfatter et flertall av hydrofoner distribuert ved gjennomsnittlige intervaller på ikke mer enn 500 cm langs denne; analog-til-digitalomformerutstyr som mottar og digitaliserer analoge signaler fra hydrofonene, for å generere, for hver hydrofon, et separat digitalt signal; og et filter som mottar som inngangssignal, det digitaliserte signalet sammen med det digitaliserte signalet fra i det minste én nærliggende hydrofon og som genererer et signal med redusert støyinnhold.

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å utføre en marin seismisk undersøkelse, hvor fremgangsmåten omfatter: - å taue minst en seismisk streamer med et flertall av hydrofoner fordelt ved gjennomsnittlige intervaller på ikke mer enn 500 cm langs denne, i vannet over det området som skal undersøkes; - å rette akustiske signaler ned gjennom vannet og inn i grunnen under; - å motta, med hydrofonene, seismiske signaler reflektert fra lag i grunnen under vannet;

- å digitalisere et utgangssignal fra hver hydrofon separat; og

- å filtrere nevnte utgangssignal for å redusere støyen som er tilstede i nevnte utgangssignal og å generere et signal med et redusert støyinnhold, idet nevnte filtreringstrinn benytter, som et ytterligere inngangssignal, det digitale utgangssignalet til i det minste én nærliggende hydrofon. Oppfinnelsen er basert på den oppdagelse at de dominerende støykomponentene typisk har en koherenslengde på mindre enn 20 meter i lavfrekventområdet. Ved å sample bølgefeltet ved intervaller som er vesentlig under den avstanden for å unngå - eller i det minste redusere aliasing, og å anvende en egnet støyfiltreringsteknikk, er det mulig å redusere mengden støy i registrerte streamerdata mer effektivt enn ved kjente gruppedannelsesmetoder. Koherenslengden til støyen bestemmes av forskjellige parametre, inkludert streamerdesign, konstruksjon, tauing og værfor-hold.

Spesielt foreslår oppfinnelsen å sample bølgefeltet ved en gjennomsnittlig samp-lingsavstand på mindre enn 500 cm. Denne samplingstettheten kan ikke oppnås ved konvensjonell "gruppedannede" innsamlingsdata, hvor utgangene til tilgrensende hydrofoner er koblet sammen. Denne kjente teknikken midler målingene over koherenslengden til støyen, og gjør den dermed uegnet for konvensjonelle koheren-te støyfiltreringsmetoder.

Oppfinnelsen tilveiebringer et system som kan konvertere det seismiske signalet slik det er målt av en enkelt hydrofon, til en støyredusert versjon av samme signal. Dette støyreduserte signalet kan være tilgjengelig for etterfølgende behandlings-trinn, enten i det såkalte "pre-stack" domene, eller signalet kan kombineres med de støyreduserte signalene til andre hydrofoner i en prosess som normalt refereres til som "stacking".

Betegnelsen "tilgrensende hydrofoner" er ment å inkludere direkte tilstøtende hydrofoner, men også tilfeller hvor det benyttes inngangssignaler fra hydrofoner som ligger nærme (men ikke direkte ved siden av).

Fortrinnsvis ligger avstanden mellom hydrofonene i området 200 cm til 330 cm, og kan for eksempel være omkring 205 cm til 210 cm eller omkring 305 cm til 315 cm.

Rom-tid (Eng. spatio-temporal) filtrering anvendes fortrinnsvis for å dempe støyen fra de mottatte signalene. Vanligvis er det ved seismiske undersøkelser mulig å skille generelt mellom støy og seismiske signaler i form av frekvens, forplantnings-retning og (tilsynelatende) hastighet.

I overensstemmelse med en annen side ved foreliggende oppfinnelse virker filteret som en stråleformer (Eng. beamformer), dvs. at den har en respons som er følsom for det romlige og/eller tidsmessige spektrale innholdet av inngangssignalene.

Fortrinnsvis er filteret et adaptivt filter, enda mer foretrukket «f et filter som tilpasser sine filtervekttall eller -koeffisienter under et forhåndsdefinert sett av begrensninger.

Ved en spesielt foretrukket utførelse omfatter filteret M rom og/eller tidsmessige lokale flerkanals adaptive filtre med K kanaler, hver med en lengde L. For de fleste anvendelser er tallene M, K og L lik eller større enn to.

Bruken av en filterbank for støydemping av seismiske signaler er beskrevet i internasjonal patentsøknad WO 97/25632. Imidlertid krever ikke den foreliggende oppfinnelsen at det defineres en referansekanal for å beregne de adaptive filter-bankkoeffisientene. Med andre ord inngår det ingen støyestimater i adapteringspro-sessen. Derfor kan foreliggende fremgangsmåte anvendes ved støyforurensede seismiske signaler hvor det ikke er tilgjengelig noen uavhengig måling eller estimat av støyen.

Ifølge en side ved oppfinnelsen er koeffisientene til filterbanken begrenset slik at dets respons svarer til det for en stråleformer med en spesifisert synsretning.

Fremgangsmåten kan utføres på lagrede data eller på seismiske rådata etter behov. Slik kan rå seismiske rådata ifølge fremgangsmåten filtreres på datainnsamlingsstedet. Dette sikrer at et "renset" signal er tilgjengelig fra datainnsamlingsstedet og kan lastes ned direkte fra stedet i denne form. Dette reduserer mengden data som må sendes for analyse "off-site" og reduserer kostnadene og lagringsproblemene knyttet til akkumulering av tilstrekkelige mengder støyfylte data for analyse off-site. Fremgangsmåten kan anvendes for enkeltsensorregistreringer, dvs registre-ringer som går forut for dannelse av grupper som kombinerer signalene fra to eller flere seismiske sensorer.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen, foretrukne utførelsesformer og varianter av disse, mulige anvendelser og fordeler, vil oppfattes og forstås av fagmenn på området ut fra den følgende detaljerte beskrivelse og tegningene. Fig. IA er en generalisert illustrasjon av et seismisk undersøkelsesfartøy som tauer en sammensetning av seismiske streamere i overensstemmelse med en første utførelse av oppfinnelsen; Fig. IB er et skjematisk tverrsnitt som illustrerer en del av en streamerkabel som benyttes ved en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen; og Fig. 2 viser et generelt blokkdiagram av en adaptiv stråleformer i samsvar med

den foreliggende oppfinnelsen.

Fig. IA viser et seismisk fartøy som tauer en akustisk kilde og en streamer gjennom en vannmengde. Det seismiske fartøyet 10 trekker minst en seismisk kilde 11 og minst en seismisk streamer 12. Streameren 12 er festet til fartøyet 10 ved hjelp av en innføringskabel 13 som er festet til en kabeloppbevaringstrommel 14 plassert om bord i fartøyet. En halebøye 15 er festet til den distale enden av kabelen ved hjelp av et langt tau av lignende materiale. Halebøyen 15 kan alternativt være utrustet med en akustisk, elektromagnetisk eller visuell anordning til bruk for å lokalisere enden av streamerkabelen.

Som vist på fig. IB, inneholder hver seksjon av streamerkabelen 12 et flertall hydrofoner 21 slik det er kjent fra det seismiske faget. Hydrofonene 21 er sammen-koblet med en transmisjonslinje (ikke vist) til en fjerntliggende registreringsanord-ning plassert om bord i fartøyet. Tilgrensende hydrofoner 21 er ikke koblet sammen slik at de danner grupper som genererer et enkelt utgangssignal. Isteden er hver hydrofon utformet for å avgi et separat utgangssignal gi, som deretter filtreres i en prosess som beskrevet under.

I tillegg inneholder streamerkabelen strekkelementer 22 som er utformet for å absorbere strekkbelastninger som kabelen utsettes for når den taues. Registrerings-og styrkekomponentene er omgitt av en plasthylse 23 i form av et langstrakt rør. Hylsen 23 er fortrinnsvis fylt med et lettvekts ballastfluid for å gjøre seksjonen nøytral eller med en viss oppdrift. Når den er full av fluid, er det indre av hylsen i hovedsak ved atmosfærisk trykk. Den sylindriske formen til hylsen 23 opprettholdes av et flertall av skillevegger som ikke er vist.

Når streamerkabelen 12 taues gjennom vannmengdene, avfyres luftkanoner 11 og den akustiske energien som genereres på denne måten, forplanter seg gjennom vannlaget og formasjonene under havbunnen. Ved forskjellige refleksjonspunkter eller -plan, reflekteres en del av den akustiske energien. Hydrofonenes 21 kabel mottar det direkte bølgefeltet og alle reflekterte og avbøyde bølgefelter som traverserer streameren. Det mottatte bølgefeltet er i de fleste tilfeller kraftig forurenset av støy fra forskjellige kilder.

For å dempe den uønskede støyen i det mottatte signalet, kan hydrofonene 21 være adskilt med intervaller på 3,125 meter. Selv om eksperimentelle data tyder på at bedre støy demping kan oppnås med samplingsintervaller på 2,25 meter, er optimal avstand avhengig av en rekke begrensninger, slik som tilgjengelig båndbredde for datatransmisjon og -registrering eller produksjonskostnader. De ovennevnte verdier for hydrofonavstand er utledet fra en våt (parafinoljefylt) streamerkabel, og modifikasjon av samplingsintervallet kan være nødvendig for andre typer streamere, slik som faste og halv-faste streamere.

I kombinasjon med egnede støyfiltreringsmetoder, som for eksempel diskutert under, resulterer den samplingsavstanden som er beskrevet over, i reduksjon av uønsket støy, spesielt koherent støy, slik som utbulingsbølgestøy, dønningstøy og tverrstrømsstøy.

Det vises nå til figur 2, hvor det er vist et generelt blokkdiagram for en adaptiv bølgeformer brukt som filter, for å redusere støyen til de enkelte sensorregistre-ringer. Det antas at det foreligger K sensorer plassert ved rk, med k = 1,...,K. Hver sensor k registrerer signal gk(n) med n = 1,... ,N, ved bruk av en A/D-omformer. Bokstaven 'n' benyttes som en indeks for diskrete tidssampler. Samplingsintervallet er At. Signalene gk(n) er strålestyrte ved bruk av forsinkelser Tk mot en generell "signalretning". Dette er den generelle retningen fra hvilken de seismiske signalene antas å ankomme. De strålestyrte kanalene xk(n) behandles av lokale multikanals adaptive filtre for å produsere utgangssignalet:

hvorWikv(t) er de justerbare koeffisientene til det adaptive filteret, h;(n) er vinduene som anvendes ved utgangsenden, M er antallet lokale multikanals adaptive filtre (eller antallet utgangs vinduer), og L = Li + L2+1 er antallet koeffisienter per kanal. Her og under angir en understrekning under en bokstav en vektor (liten bokstav) eller en matrise (stor bokstav).

Ligning [1] kan omskrives som en (vindus-) sum over et skalarprodukt ved bruk av en tapp-inngangsvektor x(n) ved tiden t, definert som: og en tappe-vekt vektorWjdefinert som

Ved å benytte definisjonene [2] og [3], blir ligning [1] til

Ligningene [1] og [4] beskriver hvordan man finner utgangssignalet fra stråleformeren eller filterbanken så snart M tappevektene wjhar blitt angitt. Disse vektorene beregnes som løsningen på et optimeringsproblem som er beskrevet under.

Optimeringsproblemet er definert som

med begrensningene [6] C<T>wj= f hvor i = 1, 2, ... , M og

KL er det totale antall filterkoeffisienter, og ||.|| angir L2normen. Denne kostnadsfunksjonen er en lineær kombinasjon av utgangseffekten til stråleformeren (det første leddet i ligning [5]), og den såkalte "hvit-støy forsterkningen" til stråleformeren veid med inngangseffekten (det andre leddet i ligning [5]). Den relative vekten til de to leddene justeres av 5<2>termen. Inkluderingen av "hvit-støy forsterkningen" til stråleformeren i kostnadsfunksjonen har som hensikt å øke stråleformerens robusthet ved usikkerheter i modellering av signalet (av og til referert til som perturbasjoner) og numerisk korrelasjon mellom signalet og støyen.

Ligning [6] beskriver Q lineære begrensninger på de tillatte løsningene på optimeringsproblemet. Her er KLxQ-matrisen C begrensningsmatrisen, og Q-vektoren f er responsvektoren. Den faktiske utformingen av de lineære begrensningene diskuteres under.

En mulig løsning på optimeringsproblemet avhenger av å påføre de følgende to begrensninger på vindusfunksjonen h;(n):

for n = 1 , 2, ..., N og for j <> i-l, i, i+1. Den første begrensningen sikrer at filterbanken er ekvivalent med enkeltfiltertilfellet dersom alle de lokale filtrene (wj) er identiske. Den andre begrensningen sikrer at vinduene har kompakt støtte. Optimeringsproblemet kan i stor grad løsrives ved bruk av den andre betingelsen (ligning [10]), og approksimasjonen

Approksimasjonen i ligning [11] krever at filtre som ligger ved siden av hverandre produserer lignende resultater når de benyttes på samme inngangsdata i tidsområder hvor tilstøtende vinduer overlapper hverandre, isteden for å kreve at tilstøtende filtre er like på en punkt-til-punkt basis. På denne måten er approksimasjonen tilsvarende det å kreve at integralet av to funksjoner ligger nær hverandre heller enn selve funksjonene.

Med denne approksimasjonen blir det første leddet i kostnadsfunksjonen, Ji

med

Det andre leddet i kostnadsfunksjonen kan omskrives som:

hvor "tr" angir trasen til matrisen.

Ved å kombinere ligningene (5), (12), (14) og reorganisering av leddene, kan den totale kostnadsfunksjonen skrives som:

hvor I angir KLxKL-enhetsmatrisen. Det avkoblede optimeringsproblemet kan løses for hver av de M tidsvinduene under begrensningene [6]. Ved å benytte metoden med Lagrangemultiplikatorer, er de optimale tappevektene i hvert vindu gitt av med

Det andre leddet i den modifiserte lokale korrelasjonsmatrisen kan anses som et regulariseringsledd med 5<2>som den regulariserende parameter. I kjede-signalbehandlingslitteraturen har regularisering av korrelasjonsmatriser med addisjon av en skalert enhetsmatrise blitt foreslått for å øke robustheten ved tilstedeværelse av perturbasjoner, i sammenheng med smalbånds-stråleforming. Her omfatter kostnadsfunksjonen [5] regulariseringsleddet fra begynnelsen, noe som fører til en generalisering for bredbånds adaptiv stråleforming. Dermed endres filterresponsen som en funksjon av frekvensen til signalet.

Når inngangsdataene til stråleformeren karakteriseres av rom og tidsmessig ukorrelert (eller hvit) støy, blir både korrelasjonsmatrisen og den modifiserte korrelasjonsmatrisen 3>j~ proporsjonal med enhetsmatrisen. I dette tilfelle blir den optimale vekt-vektoren

Vekt-vektorenWq kalles den passive (Eng. quiescent) løsningen til det optimale stråleformer-problemet, og den tilhørende responsen er kjent som den passive responsen. Legg merke til at den passive løsningen avhenger fullstendig av begrensningsmatrisen C og responsvektoren f.

Den optimale vekt-vektoren wj går mot den passive vekt-vektoren wq selv for generelle støyfelt ettersom regulariseringsparameteren 52 øker. I dette tilfelle går

den modifiserte korrelasjonsmatrisen Oj~mot enhetsmatrisen (jf. [17]). Regulariseringsparameteren 5<2>vekter derfor den optimale løsningen mellom en løsning som er fullstendig avhengig av de mottatte data og en løsning som er uavhengig av dataene. For 5<2>= 1 har begge løsningene samme vekt i den forstand at deres korresponderende korrelasjonsmatriser har samme traseverdi. I situasjoner hvor perturbasjonene er høyere, dvs. at antagelsene om den seismiske innsamlingsgeometrien ikke er

nøyaktige, kan det å finne en stråleformerrespons med en høyere grad av regularisering gi mer robuste resultater.

En annen side ved oppfinnelsen knytter seg til utformingen av lineære begrensninger (ligning [6]) som skal påtrykkes stråleformeren.

En type lineære begrensninger som kan påtrykkes stråleformeren er de som er utformet for å bevare seismiske signaler som er innfallende fra en målretning, mens interferens som faller inn fra en annen retning undertrykkes. Styringsforsinkelser tk , slik som de vist på figur 2, definerer en enkelt "synsretning". Signaler som faller inn i denne retningen er i fase, og for disse signalene kan systemet anses å være et enkelt FIR (Eng. finite impulse response) filter. Verdiene til koeffisientene for denne ekvivalente prosessoren er lik med summen av de korresponderende koeffisientene i den adaptive prosessoren. Hver lokal stråleformerWj består av de adaptive filtrene wn,Wj2, wjk, som behandler data fra hver kanal, og en summeringsenhet. Summen av de individuelle filtrene wji,Wi2, wjker begrenset til å giWpq, som er den ønskede responsen for signaler som faller inn i synsretningen, f.eks. en enhetspuls i synsretningen:

for i = 1, ..., M ogWjkoppdelt ifølge De lineære begrensningsligningene [6] kan omskrives som matriseligningen hvor KLxL-matrisen

er begrensningsmatrisen, og I er LxL-enhetsmatrisen.

For en forvrengningsfri respons i synsretningen, kan w^q velges som en enhetsim-puls, f.eks.

Den passive responsen blir da den for en fast-vektet stråleformer med enkle like vekter for alle elementer. I frekvens-bølgetall-domenet tilsvarer dette en synkroni-seringsfunksjon som er konstant i f-retningen. Derfor bevarer stråleformeren, for økende verdier av regulariseringsparameteren 5<2>, signaler som er innfallende ikke bare fra synsretningen, men også fra tilgrensende retninger.

Selv om det ikke på noen måte må tolkes begrensende, kan eksempler på behand-lingsparametre inkludere bruk av syv inngangstraser med 3,125 meter mellomrom, en filterlengde på 11 punkter, en 83 punkters vinduslengde, 16 millisekunder resampling ved bruk av kvadraturspeil-filterteknikk, standard FK dekomposisjon for høyere delbånd, og en 0.2 regulariseringsfaktor.

Fremgangsmåten og systemet ifølge oppfinnelsen kan implementeres ved hjelp av en lang rekke alternative utførelsesformer. Hydrofonene kan være distribuert langs streameren med regelmessige eller uregelmessige intervaller, og streamerene kan være våte, faste eller halv-faste. Analog-til-digitalomformermidlene er fortrinnsvis plassert nær hydrofonene, men de kan alternativt plasseres fjernere fra disse, eller de kan til og med være plassert i det seismiske undersøkelsesfartøyet. Filtrerte utgangssignaler kan genereres og registreres for hver av hydrofonene. Dette vil typisk gjøres ved filtrering av de digitaliserte signalene som er produsert av hver hydrofon sammen med de digitale signalene produsert av de nærmeste N hydrofonene på hver side av hydrofonen (hvor N er et heltall større enn eller lik 1, slik som 3). Alternativt kan filtreringsprosessen benyttes i forbindelse med digital gruppedannelse. Ved denne typen utførelse kan for eksempel hydrofonavstanden være 3,125 meter og den romlige separasjonen av utgangstrasene kan være 12,5 meter. Ved denne typen utførelse vil filtreringen typisk benytte det digitaliserte signalet fra hydrofonen plassert ved posisjonen til den ønskede utgangstrase med de digitaliserte signalene fra mellom 1 og 4 av de nærmeste hydrofonene på hver side av denne hydrofonen. Mens filtreringen typisk vil utnytte et odde antall digitaliserte signaler (tre eller flere) når hydrofonavstanden er regulær (dvs. produserer en utgangstrase for posisjonen til senterhydrofonen), kan filtreringsprosessen også benyttes for å generere en "syntetisk" trase plassert ved senter av et like antall digitaliserte signaler.

Som diskutert i den siste seksjonen, er det mulig, ved bruk av synsretnings-begrensninger og regularisering, å bevare signaler som er innfallende fra retninger nær synsretningen.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for å behandle marine seismiske data innsamlet ved tauing av i det minste en seismisk streamer (12) med et flertall av i hovedsak uniformt fordelte hydrofoner (21) distribuert ved intervaller på ikke mer enn 500cm langs denne, i vannet over området som skal undersøkes, å rette akustiske signaler ned gjennom vannet og inn i grunnen under vannet, og å motta, med hydrofonene (21), seismiske signaler reflektert fra lag i grunnen under vannet,karakterisert vedå digitalisere et utgangssignal fra hver hydrofon (21) separat, og å filtrere dette utgangssignalet for å redusere støyen som er tilstede i nevnte utgangssignal og å generere et signal med et redusert støyinnhold, idet nevnte filtreringstrinn benytter, som et ytterligere inngangssignal, det digitale utgangssignalet til i det minste én nærliggende hydrofon (21).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat nevnte filtrering vesentlig demper dønningsstøy som er til stede i nevnte utgangssignal.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat nevnte filtrering vesentlig demper tverrstrøms-støy som er til stede i nevnte utgangssignal.