专利名称：分离多个振动地震能量源信号的方法
技术领域：
本发明涉及地震数据处理，尤其涉及地震数据的产生和预处理，其中，接收和准备多个振动地震源产生的数据，用于进一步的数据处理。
通常在实践中采用一振动源，对地面施加一个力，并测量在不同的接收器地点处施加该力所引起的运动。出于经济利益的考虑，通常同时采用几个振动源。通过控制力的持续时间和频率，得到一个具有足够能量的宽带信号。采用接收器运动假定所施加的力，构造一震波图(seismogram)，并根据该震波图，可以计算地面的阻抗特性。为了构造具有高准确度的震波图，必须进行这样一个判断，即，哪一个振动源是造成接收器的检测到的运动的主要原因。
震波图的构造通常是通过与所估算的施加力相关来完成的。由于接收到的数据随每个振动源的不同而不同，因此每一振动源具有有助于隔离产生引起接收器运动的力的振动源的独特的特征。用对一个源的估计来对另一个源所产生的数据进行处理将产生不准确的震波图。为了提高产生震波图的准确度，数据必须按照其产生源来分开，以采用相应的源产生的力作进一步处理。
在现有技术中，传统的同时记录需要传播摆动的编码序列，从而以能实现分离的方式用N个振动器取得N个记录。对各个摆动等进行编码有许多种方案。已经尝试和公开了大多数方案。现有技术的分离源信号的方法的例子见下述专利。
专利号为4,545,039、标题为“地震勘探的方法”并授权给Carl H.Savit的美国专利揭示了一种方法，它通过正在勘探的介质(如地层)将地震信号的特征摆动传送到接收器(诸如小型地震仪或水听器)。这些摆动由脉冲串组成，这些脉冲串具有预定个数的脉冲，其中，脉冲的周期或持续时间是随机的。同时，不同脉冲串中脉冲的波形和相对时间位移在含有几个倍频程的频率范围内提供大体恒定的波谱强度(spectral level)。即使摆动期间脉冲的持续时间对应于不超过倍频程的频率范围，假定这是能够实现的。包含在小于传送和接收的摆动整个长度中的信号组可以互相关，以改变摆动的有效持续时间。顺序出现的摆动的互相关输出可以重叠起来，以减小由每一摆动输出的互相关的旁瓣幅度，根据该互相关输出可以构成震波图。
专利号为4,675,851、标题为“地震勘探的方法”、授权给Carl H.Savit和Mark R.Doyle的美国专利揭示了一种信号传输从而地震信号改变其摆动持续时间的方法。这些摆动由脉冲串组成，这些脉冲串具有预定个数的脉冲，其中，脉冲的周期和持续时间的随机的，并且在不同的脉冲串内脉冲的波形和相对时间位移在包含几个倍频程的频率范围内提供大体恒定的波谱强度。
专利号为4,707,812、标题为“抑制振动地震信号相关噪声的方法”、授权给David R.Martinez的美国专利揭示了一种地震勘探的方法，其中，采用了作为地震信号的正被发送到地下信号的常规的上摆动和下摆动以及相反的极性。在该方法中，在有关的上摆动信号和下摆动信号的公共时间的公共频率处，引入了一个坡度(taper)，以减小相关噪声的最有效部分。在当试图提供用相反的极性来部分抵消利用相反的上摆动和下摆动的每一方法的优点时这样做，以减小所经受的噪声的幅度，以及减小使所要求的零相位Klauder子波畸变的相关噪声的主要部分。
专利号为4,715,020标题为“多个地震振动勘测的同时特性”、授权给RalphA.Landrum，Jr.的美国专利揭示了一种同时进行多个振动地震勘测的方法。几个振动源将信号送入地下。除了信号的偏置相位(offset phase)对于顺序传送而有选择地偏移以外，每个源顺序发送同一信号。选择每个源发送的信号的偏置相位，使得来自每个振动源的信号能够通过数据处理恢复。
本发明提供了一种产生、记录和预处理包括数据分离的高分辨率振动源数据的方法。本发明中，多个振子中每一振子的相位是按照两种方案中的一种方式对于顺序的摆动而偏移的。第一种方式是零相位偏移、九十度相位偏移、九十度相位偏移和一百八十度相位偏移中的一个。第二种方式是零相位偏移、一百八十度相位偏移、九十度相位偏移和九十度相位偏移中的一个。这些方式是针对每个源而交替使用的，方式的开始对应于一行中源的位置。第一振动源以第一方式开始。第二振动源以第二方式开始，其零点在第二摆动处开始。第三振动源以第一方式开始，其零点出现在第三摆动处。第四振动源按第二方式，其零点出现在第四摆动处。换言之，与振动源号的对应，方式交替使用，而在摆动号或摆动号的倍数处出现零点开头。
附图
描绘的是产生地震信号的多个振动源系统的图。
在实施本发明时，振动源可以采用与的工业中到处使用的振动器类似的简单振动器。力是通过使附着在振动卡车上的支承结构上的活塞和杆悬挂的反作用块(reaction mass)中的小室(chamber)中的液体流反向来施加的。
通常，反作用块运动是由安装在反作用块上的加速度计来测量的。底盘的运动是由安装在支承结构横向构件上的加速度计来测量的。本发明中，采用加速度计对，从而可以比较它们的输出，并作出所产生的信号是否适合于用作进一步处理的判断。
附图是描绘本发明的地震能量产生和数据收集过程的系统图。振动器卡车A、B、C和D具有分别带有加速度计40、42、44和46的振动器对，加速度计测量与由每辆卡车产生送入地下的信号相关的振动器信号。接着通过无线电链路50将这些信号发送到主振动器存储器52，在该存储器处检查这些信号，并判断它们的可靠性，并存储起来供以后比较用。测得的信号还传送到求和部分(summing block)54，为记录和存储在此组合起来供以后使用。
来自求和部分54的信号传送到记录仪，用作传送到磁带或其他的记录介质，与从检测器D1、D2、D3、…Dn接收到的原始的地震数据组合。可以对记录的运动是否能被解压或分离作出判断。如果不能，则送出一命令，以重复采集。
如果数据是可以被分离的，则将数据存储在记录仪存储器中，用作分离。在存储器中，数据被划分成各个组，用作进一步的处理。这些数据组是由每辆振动器卡车A、B、C和D产生的那些数据组。一组数据与卡车A产生的对地震波贡献的数据对应，第二组数据与卡车B产生的对地震波贡献的数据对应，等等。完成这一分离，从而正确的数据可以通过与产生该数据的卡车一致的频率信号来划分。
为了确保接收数据的恰当分离，首先必须注意地震能量或声波的产生和传送。通过控制地震能量的产生，实现准确分离由检测器D1、D2、D3…Dn接收到的数据的能力。所以，可以分离检测器接收到的数据，作为卡车A产生的数据、卡车B产生的数据、卡车C产生的数据和卡车C产生的数据。卡车之间的间隔在移送数据、将传播时间变换成距离中具有重要的作用。
下面描述了本发明的较佳实施例，该实施例中，采用相位序列来分离同时获取的摆动。
摆动#1 2 3 4振动器A(相位)0 9090 180振动器B(相位)90 0 18090振动器C(相位)90 180 0 90振动器D(相位)1809090 0正如所描述的那样，四个振动源用于四个摆动，，第一源(振动器A)按照第一方式，第一摆动处出现零点；第二源(振动器B)按照第二方式，第二摆动处出现零点；第三源(振动器C)按照第一方式，第三摆动处出现零点，第四振动源(振动器D)按照第二方式，第四摆动处出现零点。
对于这一方法，可以对必要的处理信号进行编码，并可以提取各个振动器运动。这意味着，对于每个摆动序列只需把一个信号遥测到记录仪。
正如所描述的那样，本发明提供了一种分离和预处理振动源数据的方法，包括按照两种方式改变振动源的相位。第一方式用于奇数号的源，而第二方式用于偶数号的源。每一方式以零相移开始，零相移出现在与源的位置号对应的摆动号处。第一方式是零相移，第一九十度相移，后跟第二九十度相移，最后是一百八十度相移之一。第二方式是零相移、一百八十度相移、第一九十度相移，最后是第二九十度相移之一。当对于四个摆动用四个振动源时，振动源的相移如下。第一源按照第一方式，零相移出现在第一摆动处。第二源按照第二方式，零相移出现在第二摆动处。第三源按照第一方式，零相移出现在第三摆动处。第四源按照第二方式，零相移出现在第四摆动处。
当采用四个振动源时，对于每一振动源，第一摆动具有下面的相移。第一振动源以第一方式的零相移开始。第二振动源以第二方式的第二九十度相移开始。第三振动源以第一方式的第二九十度相移开始。第四振动源以第二方式的一百八十度相移开始。
权利要求
1.一种从多个振动源产生地震反射数据的方法，其中，所述地震能量是通过使多个用于顺序摆动的振动源中每个振动源的相移而引入地下的，其特征在于，所述方法包含下述步骤按照两种方式中的一个方式进行相移；对于每个所述振动源交替改变方式，使所述方式的开始与排成一行的源的位置对应；检测由地下界面反射的地震能量；以及按照所述振动源中的每个振动源分离所述检测得的地震能量。
2.如权利要求1所述的从多个振动源产生地震反射数据的方法，其特征在于，执行相移的所述步骤包括下述步骤提供零相移、九十度相移、九十度相移和一百八十度相移的第一方式；以及提供零相移、一百八十度相移、九十度相移和九十度相移的第二方式。
3.如权利要求2所述的从多个振动源产生地震反射数据的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤对于四个摆动使四个振动源获得能量，第一源按照第一方式，零相移出现在第一摆动处；第二源按照第二方式，零相移出现在第二摆动处，第三源按照第一方式，零相移出现在第三摆动处；而第四源按照第二方式，零相移出现在第四摆动处。
4.如权利要求1、2或3所述的分离振动源数据的方法，其特征在于，所述检测步骤还包括下述步骤判断所述检测到的地震能量是否可以对每个摆动分离；以及当无法分离所述检测到的地震能量时，就发出一个重复产生地震能量步骤的命令。
5.一种分离振动源数据的装置，其中，地震能量是由振动源A、B、C和D产生的，每个振动源具有不同的相位，其特征在于，它包含按照用于奇数号源的第一方式和用于偶数号源的第二方式对每一摆动改变振动源A、B、C和D的相位的装置，其中，每一方式以零相移开始，所述零相移出现在与所述振动源的位置号对应的摆动号处；在所述地震能量被地下界面反射以后，检测所述地震能量的装置D1、D2、D3、D4；以及对于每一摆动按照其相位特征，识别检测到的反射地震能量的装置(54)。
6.如权利要求5所述的分离振动源的装置，其特征在于，所述用于改变的装置(50)包括提供零相移、九十度相移、九十度相移和一百八十度相移的第一方式的装置；以及提供零相移、一百八十度相移、九十度相移和九十度相移的第二方式的装置。
7.如权利要求5或6的分离振动源数据的装置，其特征在于，所述用于识别的装置(54)还包含判断所述检测到的反射地震能量是否可以对每一摆动分离的装置；以及当无法分离所述检测到的反射数据时，发射重复采集命令的装置。
全文摘要
一种分离和预处理振动源数据的方法和装置,包括按照两种方式改变振动源的相位。对于奇数号的振动源采用第一方式,而对于偶数号源采用第二方式。每一方式以零相移开头,零相移出现在与振动源的位置号对应的摆动号处。第一方式是零相移、九十度相移、九十度相移和一百八十度相移之一。第二方式零相移、一百八十度相移、九十度相移和九十度相移之一。交替使用对于每个源两种方式,方式的开头与一行中的源的位置对应。第一源以第一方式开始。第二振动源以第二方式开始,零点在第二摆动的开头。第三源以第一方式开始,零点出现在第三摆动处。第四源按照第二方式,零点在第四摆动处。
文档编号G01V1/00GK1202252SQ96198241
公开日1998年12月16日 申请日期1996年10月22日 优先权日1995年11月13日
发明者肯尼思·保罗·艾伦 申请人:美孚石油公司