способ обработки сейсмических данных для подавления многократных переотражений
Классы МПК: | G01V1/28 обработка сейсмических данных, например их анализ для интерпретации, коррекции G01V1/36 осуществление статической или динамической коррекции записи, например коррекции распространения; коррекция сейсмических сигналов, устранение влияния побочных энергетических помех |
Автор(ы): | Уильям Х.Драгосет (младший) (US) |
Патентообладатель(и): | Вестерн Атлас Интернэшнл, Инк. (US) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-07-13 публикация патента:
27.07.1998 |
Использование: для ослабления эффектов реверберации на сейсмические волновые поля с высоким уровнем помех, записанных изнутри водонасыщенной среды. Сущность изобретения: волновое поле появляется в виде характерного признака сжатия и характерного признака скорости, в котором содержится характерный признак фонового шума. Признак сжатия адаптивно фильтруется и субтрактивно (в режиме вычитания) комбинируется со скоростным признаком, в результате чего удается выделить почти в чистом виде характерный признак помех. Этот последний почти в чистом виде вновь складывается с первоначальным характерным признаком скорости, но с противоположным знаком, чтобы исключить влияние фонового шума и получить уточненный и очищенный характерный признак скорости. Производится итерационный пересчет уточненного скоростного признака и его суммирование с характерным признаком сжатия при постоянном увеличении коэффициента пересчета при каждой итерации и автокорреляции полученной суммы. После каждой операции суммирования выполняется расчет коэффициента сходимости, и полученная в результате величина коэффициента сходимости, максимально близкая к единице, определяет оптимальный коэффициент пересчета. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Формула изобретения
1. Способ обработки сейсмических данных для подавления многократных переотражений, содержащий следующие приемы: создают отраженное сейсмическое волновое поле в водной среде, причем указанное сейсмическое волновое поле содержит характерный признак давления и характерный признак скорости, который включает в себя характерный признак фонового шума, осуществляют обнаружение характерного признака давления указанного отраженного сейсмического волнового поля в выбранном местоположении и одновременно осуществляют обнаружение характерного признака скорости отраженного сейсмического волнового поля в местоположении, которое является смежным с указанным выбранным положением, и осуществляют фильтрацию характерного признака давления, отличающийся тем, что выделяют указанный характерный признак шума путем субтрактивного комбинирования указанного отфильтрованного характерного признака давления с указанным характерным признаком скорости, получают уточненный характерный признак скорости сложением выделенного характерного признака шума с указанным характерным признаком скорости с обратным знаком, применяют соответствующий коэффициент пересчета для указанного уточненного характерного признака скорости и суммируют указанный характерный признак давления с указанным уточненным и пересчитанным характерным признаком скорости и формируют функцию автокорреляции для суммарного характерного признака. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рассчитывают коэффициент сходимости для функции автокорреляции, осуществляют итерацию суммирования характерного признака давления с уточненным и пересчитанным характерным признаком скорости и формирования функции автокорреляции для суммарного характерного признака, задают приращение коэффициента пересчета при каждой очередной итерации, пока коэффициент сходимости не достигнет значения, максимально приближенного к единице. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при операции выделения осуществляют операцию адаптивного подавления характерного признака скорости в характерном признаке фонового шума. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют операцию фильтрации указанного характерного признака давления как функцию глубины водной толщи до операции субтрактивного комбинирования. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при фильтрации вводят соответствующий коэффициент усиления цепи обратной связи для характерного признака шума. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что осуществляют коррекцию коэффициента усиления цепи обратной связи для обеспечения соответствующей степени адаптивности. 7. Способ по п.2, отличающийся тем, что коэффициент сходимости определяют с помощью варимаксной функции. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что варимаксную функцию определяют по формуле![способ обработки сейсмических данных для подавления многократных переотражений, патент № 2116657](/images/patents/355/2116657/2116657-3t.gif)
где xi, i = 1,2,3,...,n,
есть последовательность дискретных выборок данных, взятых в пределах избранного временного окна по упомянутой автокорреляционной функции, причем окно включает в себя главный и первый боковые лепестки автокорреляционной функции. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что пересчет характерного признака давления осуществляют относительно уточненного признака скорости частиц. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что преобразование характерного признака давления для оценки характерного признака скорости частиц осуществляют по таким параметрам, как амплитуда, фаза, частота, затухание.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к усовершенствованному способу обработки сейсмических данных, полученных от спаренных, но принципиально разнотипных сейсмоприемников, обеспечивающему подавление интерференции, возникающей вследствие реверберации в толще воды, при проведении морских сейсмических съемок на мелководных участках. В ходе морских сейсмических съемок используют буксирование сквозь толщу воды на длинном кабеле приемников звуковых волн. Периодически источник звуковых волн вызывает ответное звучание находящихся под поверхностью воды слоев грунта, образуя отраженное поле сейсмических волн, которое фиксируется сейсмоприемниками и преобразуется в электрические сигналы, передаваемые по кабелю на судно. Сигналы записываются, а затем обрабатываются с целью визуального отображения топографии тех слоев грунта на морском дне, на которые направлены звуковые волны. В морской среде отраженные волновые поля проявляются в виде колебаний гидродинамического давления или колебания скоростей частиц. Сейсмоприемники могут принадлежать к принципиально разным типам аппаратуры. Говоря иначе, они могут предназначаться для измерения колебаний давления (гидрофоны) или колебаний скорости частиц (геофоны). В зависимости от характера задач, которые решаются с помощью полевых исследований, на одном и том же кабеле могут находиться сейсмоприемники обоих типов либо какого-то одного из них. Реже в аналогичных условиях применяются акселерометры. На относительных мелководьях (при глубинах порядка 8-63 м [25-200 футов] целесообразно применять так называемые "донные сейсмические косы". При этом методе сейсмоприемная коса размещается непосредственно на морском дне, а не буксируется постоянно вслед за судном, как принято на глубоководных участках моря. Оптимальный сейсмоприемной аппаратурой для измерения скоростей частиц на морском дне считаются геофоны, установленные на универсальном шарнирном устройстве. Речь идет о развертывании на дне косы из сотен или тысяч сейсмоприемников, электрические выходные сигналы которых подаются в мультиплексном режиме в соответствующие устройства регистрации данных. На фиг. 1 показано судно 10 для укладки донного кабеля 12, который в данном случае находится на дне водоема 16 под толщей воды 14. Известно, что поверхность воды 18 образует в таких случаях отражающую сигналы границу раздела воздух-вода. Морское дно является также хорошим отражателем, хотя это свойство зависит от величины акустического импеданса. Датчик скорости (геофон) 20 и датчик давления (гидрофон) 22 размещены рядом на морском дне и соединены с различными электрическими каналами кабеля 12, через которые их сигналы поступают в установленную на судне 10 аппаратуру архивного запоминания и обработки данных (не показана). В целях упрощения изложения здесь показаны лишь два сейсмоприемника. Периодически источник 13 создает поле звуковых волн 15, которое распространяется в донный грунт 17, где происходит его последующее отражение от подповерхностных слоев и возвращение в виде поля отраженных сигналов, такого как поле 24. Источник 13 может быть запущен с борта судна 10 или с использованием отдельной морской сейсморазведочной станции (не показана). Приходящее поле 24 отраженных волн сжатия достигает установленного на дне геофона 20, который фиксирует его приход. В результате, согласно общепринятой в сейсморазведке эталонной схеме, формируется нарастающей электрический импульс 26 (фиг. 2). Отраженная волна продолжает восходящее движение, пока не достигнет границы раздела воздух - вода 18, откуда после сдвига фазы на 180o снова отразится вниз и уже в виде побочной волны попадет на геофон сверху. При нормальном ходе событий импульс сжатия, воздействующий на верхнюю часть геофона, создает уменьшающийся электрический заряд, однако с учетом обращения фазы на водной поверхности первая побочная отраженная волна формирует второй нарастающий электрический импульс 30, приведенный на фиг. 2, относительно произвольной шкалы амплитуд. В зависимости от величины акустического импеданса морского дна и сглаженности поверхности воды поля звуковых волн могут многократно переотражаться в прямом и обратном направлениях (реверберировать) между поверхностью и дном, подобно многократным переотражениям между зеркалами на противоположных стенах помещения. Вторая отраженная побочная волна формирует отрицательный импульс 32. Последующие импульсы чередуются по знаку, принимая то положительную, то отрицательную полярность. Реверберационные явления наблюдаются в водонасыщенных средах, например в прибрежном песке при низком приливе или в зыбучих песках. Гидрофон 22 воспринимает переходящее отраженное поле волн сжатия и фиксирует его приход в виде импульса сжатия. И снова, по общепринятому отраслевому стандарту, гидрофон преобразует импульс сжатия в нарастающий электрический импульс такой, как импульс 36 на фиг. 3, изображенный относительно той же самой произвольной шкалы амплитуд, что и на фиг. 2. Первая отраженная от поверхности побочная волна движется по направлению вниз в виде импульса разрежения, который улавливается гидрофоном 22 как электрический импульс 40 отрицательной полярности. Благодаря второму отражению от дна к поверхности, вторая отраженная побочная волна имеет положительный знак, а последующие волны будут поочередно иметь то положительную, то отрицательную полярности. Интервал времени между импульсами![способ обработки сейсмических данных для подавления многократных переотражений, патент № 2116657](/images/patents/355/2116001/964.gif)
![способ обработки сейсмических данных для подавления многократных переотражений, патент № 2116657](/images/patents/355/2116013/945.gif)
![способ обработки сейсмических данных для подавления многократных переотражений, патент № 2116657](/images/patents/355/2116292/949.gif)
![способ обработки сейсмических данных для подавления многократных переотражений, патент № 2116657](/images/patents/355/2116001/956.gif)
![способ обработки сейсмических данных для подавления многократных переотражений, патент № 2116657](/images/patents/355/2116108/916.gif)
![способ обработки сейсмических данных для подавления многократных переотражений, патент № 2116657](/images/patents/355/2116292/949.gif)
![способ обработки сейсмических данных для подавления многократных переотражений, патент № 2116657](/images/patents/355/2116657/2116657-2t.gif)
где
xi; i = 1, 2, 3,..., n,
есть последовательность дискретных выборок данных в пределах выбранного временного окна по функции автокорреляции, включающей область, в которой следует ожидать появления центрального и первых боковых лепестков функции автокорреляции. Если, как показано на фиг. 2 и 3, x представляет собой дискретный всплеск, то VM = 1. Значение VM уменьшается по мере того, как отклик волнового поля все менее напоминает дискретный всплеск. Блок-схема предпочтительного способа обработки приведена на фиг. 6. Каждый из наборов данных гидрофона и геофона сортируется по общим принимаемым выборкам. Эти данные затем преобразуются в соответствии с инверсным значением коэффициента усиления, выравниваются по амплитуде и корректируются на геометрическое расхождение обычными методами. Частично обработанные данные проходят дальнейшую обработку, предусматривающую исключение шумовых выбросов, фильтрацию (f - k) шумов и обратное преобразование свертки. Все вышеприведенные операции выполняются в соответствии со стандартными процедурами. В блоке 54 процедура адаптивного подавления помех применяется к наборам данных по способу, объяснение которого приводилось со ссылками на фиг. 4 и 5. В блоке 61 осуществляется пересчет данных относительно друг друга способом, объяснение которого приводилось со ссылками на фиг. 5, с использованием наилучшей оценки коэффициента пересчета, который определяется по максимальному значению коэффициента корреляции VM. Следует иметь в виду, что, хотя способ был описан в отношении сейсмоприемной косы, уложенной на морское дно, его можно применять при морских сейсмических съемках любых других типов, а также при проведении работ в так называемых переходных зонах, где реверберация может иметь место в массе насыщенного влагой берегового песка. Неоднократно упоминалась операция пересчета сигналов геофона в сигналы гидрофона. При этом следует иметь в виду, что в принципе можно выполнить и обратный процесс, т.е. пересчет сигналов гидрофона и их согласование с сигналами геофона. Характеристика конкретных аспектов способа приводится здесь в целях иллюстрации на примерах, без каких-либо ограничений сущности и объема изобретения.
Класс G01V1/28 обработка сейсмических данных, например их анализ для интерпретации, коррекции
Класс G01V1/36 осуществление статической или динамической коррекции записи, например коррекции распространения; коррекция сейсмических сигналов, устранение влияния побочных энергетических помех