CN1172195C - 收集垂直地震剖面数据的高保真度震动源测地震方法 - Google Patents

Abstract

一种接收和预处理垂直地震剖面高保真度震动的地震数据的方法，包括如下步骤：测量震动器的运动，它与震动器施加的力乘以最小相位传递函数、因果、线性***(50)相关，而线性***使实际震动器输出与被测震动器运动相关；根据每个发生源分离信号(52)；通过将震动的地震数据除以被测的震动器运动，消去未知的所施加的力，留下大地反射率乘以时间导数除以最小相位函数(54)确定比例；对所产生的比例进行最小相位带通滤波(56)；以及进行最小相位去褶积(58)，以消去时间导数除以最小相位传递函数这一项。

Description

收集垂直地震剖面数据的高保真度震动源测地震方法

本发明涉及垂直地震剖面数据采集和处理，尤其涉及预处理垂直地震剖面数据的方法，其中，接收并为高分辨率或高保真度的数据处理准备由多个震动源所产生的数据。

在垂直地震剖面数据中，常用的方法是利用将力加到钻井附近地面的单个地震源。在钻井内的各个位置测量因施加该力而随之产生的运动。具体做法是通过向地震源加能量，并在钻井内第一接收器位置检测下行波和上行波或反射波。然后，接收器沿着钻井的长度移动几英尺，再次向地震源加能量。再次测量下行和上行地震波。通过选择构成有关地区的井的长度，周期性地重复该过程。控制力的持续时间和频率，可以获得具有足够能量的宽带信号。利用接收器移动和分离下行波以及反射波，通常对表示下行波的信号进行相关，或频率域的倒置构成一个地震图。从该过程中，可以计算大地阻抗函数的特性。

本发明提供一种生成、记录和预处理高分辨率震动源数据的方法，适用于垂直地震剖面技术。本发明的方法包括测量震动器的运动。这些运动因最小相位传递函数、因果、线性***而与实际震动器所施加的力有关，并用于分离所收到的信号。这些信号应用于反运算以处理所收到的数据。本发明的***使实际震动器的输出与测得的震动器运动相关。按预定的方式给震动器加能量。这种方式根据用以产生检测器运动的震动源分离所收到的数据。然后，处理所收到的数据，为每个震动源隔离下行波。然后，通过常规的相关法利用下行波数据产生地震图，可以处理所分离的数据。另外，通过用震动地震数据除以所测得的每个震动器的运动，消去未知的所施加的力，留下大地反射率乘以时间导数，除以最小相位函数，可以确定一个比例。进行最小相位去褶积，消去时间导数除以最小相位传递函数这一项。

图1是一个典型的垂直地震剖面数据采集技术的示意图。

图2是应用于本发明的一种配置的震动源的平面图。

图3是应用于本发明的第二种配置的震动源的平面图。

图4是一个流程图的方块图，它表示对由多个震动源产生的垂直地震剖面数据的预处理方法。

本发明中采用多个地震源。每个地震源就是一个震动源，其中，在预处理中利用与震动器送到地面的实际信号直接有关的信号。这些信号由具有不同阻抗的界面分离形式反射。这些反射信号产生由置于钻井内的地震接收器，诸如地震检波器所检测的运动。该地震接收器置于钻井内的一点，通过震动源产生震动运动，并通过接收器检测。然后使接收器向钻井内的不同位置移动一个预定距离并重复该过程。

为了构成一个地震图，必须确定哪一个震动源对所检测的接收器的运动负责。由于所接收的数据将视各个震动源而改变，每个震动源都具有独特的特征，有助于隔离产生力使接收器运动的震动源。根据另一个震动源所产生的数据对一个震动源进行估计将产生不精确的地震图。为了提高产生地震图的精度，必须按其生成的震动源对数据进行分离，以对来自相应震动源的力作进一步处理。

在本发明的第一个实施例中，按照生成数据的震动源来分离数据。从这一点来看，通过任何一种已知的处理垂直地震剖面数据的方法，都可以隔离下行波，并可以进一步将数据加工为典型的数据。

在本发明的第二个实施例中，测量震动器的运动以提供一个信号，通过消除未知数利用该信号处理数据。该数据除以在频域内与实际发送的信号有关的最小相位，从结果中消去实际发送的信号。当求解大地反射率时，使所测数据(所发送的震动器地面力的时间导数乘以大地的反射率)除以一个量，该量等于震动器地面力乘以最小相位的传递函数。这样就从该数据中消去了震动器力。这样就留下了大地反射率乘以时间导数除以最小相位传递函数，然后通过最小相位去褶积消去该比例。

在利用地震声能收集地震数据方面，通过使一个大型物体与地面接触，可以利用来自震动源的地面震动。可以将一个简单的震动器用于本发明。一般，通过使反应物内容器中的水流反流而施加一个力，该反应物由安装到横梁上的高架结构的活塞和棒构件所悬挂。

通常，通过将加速度计安装在反应物本身来测量反应物的运动。通过安装在高架结构横梁上的加速度计测量实际耦合到地面的底板的运动。本发明中，在每个位置上采用成对加速度计，由此可以比较其输出，并判断所产生的信号是否适合于进一步处理。

图1是一个***示意图，它表示本发明的数据采集过程。钻井16如图所示与震动器18、20、22和24有一个距离，这些震动器具有两对加速度计26、28、30和32，它们分别设置在卡车34、36、38和40上。信号通过无线电线路42发送到主震动器存储器44，在其中进行检查，以确定其可靠性并保存下来供以后比较。

由震动器18、20、22和24向大地发出的信号，沿着界面在各个点I1，I2，…等处地下阻抗Im₁和Im₂之间反射离开该界面。这些反射信号由置于钻井16内的地震接收器D检测。在检测该信号后，地震接收器D向上孔移动一个预定距离，如虚线所示，震动器18、20、22和24被重新加能量。所产生的信号第二次沿着界面在各个点I1，I2，…等处地下阻抗Im₁和Im₂之间反射离开该界面。该过程反复几次形成垂直排列的地震检波器而不是传统的水平排列的效果。

图1中，卡车34、36、38和40上的震动源如图所示沿径向设置在离开钻井16的一条直线上。图2和图3表示卡车34、36、38和40几种可能的设置。

图2中，各个震动源沿着由预定半径限定的圆周均等间隔开。这一半径可以是任一实际距离。卡车34、36、38和40沿着圆周的间隔无需采用相等的距离，但可以间隔得使所有卡车位于圆的上半部，即位于一个象限内等等。

图3中，卡车34、36、38和40按不同的半径随意围绕钻井16间隔。如图所示，卡车34、36、38和40中有3辆位于以钻井16为其中心的一个圆的上半部。然而，任何随机的设置都是可行的，只要对来自震动源的信号的分离不受到影响即可。

当卡车34、36、38和40上的震动器18、20、22和24所产生的信号传送到反应物存储器44时，它们被转送到记录器46以传送到磁带48上，与从地震接收器D收到的未经加工的地震数据组合。存储在磁带48上的未经加工的地震数据和收到的数据信号可以传送到另一处的计算机。

被测信号代表通过震动源技术形成于大地表面的实际信号。这些被测信号为最小相位，它与通过该技术形成于大地的实际信号有关。在本发明中，测量与形成于大地的实际的力有关的信号(最小相位)，并直接从震动源取出。这样，在处理中就利用实际信号的关系。

本发明采用的方法与传统的处理垂直地震剖面数据的方法不同。首先，本发明采用多个震动源，并认可震动器上测得的运动与通过该频域的最小相位传递函数施加到地面上的实际输出的力或信号有关。最小相位传递函数和实际输出的力两者都是未知的。其次，本发明的该项实施例进行倒置操作而不是传统的垂直地震剖面处理的相关处理。

被测地震数据在频域中用实际的力的时间导数与大地反射率的乘积表示。

利用经最小相位带通滤波器的反滤波，可以计算被测地震运动与被测震动器运动之比。该比例消去了未知的实际输出的力。还需要定标系数来保护通过该反滤波处理的总能量。

所产生的地震图用被测地震运动与被测震动器运动之比表示，并作为所需的响应，大地反射率由最小相位函数褶积。最小相位函数的性质是其导数和其倒数也是最小相位。于是可以用最小相位去褶积法进一步处理地震图，以获得大地在频域中的脉冲响应。实质上，被测地震运动与被测震动器运动之比的地震图是限带脉冲地震图。这是与大地响应有关的因果和最小相位。

由于实际和未知的震动运动已被消去，所以多个震动源的该方法总是正确的。

下面列出同步分离的两种方法：

方法1

扫描#            1       2       3        4

震动器A(相位)    0       0       0        0

震动器B(相位)    0       1       800      180

震动器C(相位)    0       0       180      180

震动器D(相位)    0       180     180      0

该方法避免了90度问题，且只要求在0度进行的扫描是在180度进行的扫描的镜象。然而，为了实现有效分离，***应当保证震动器A的运动是可以实时重复的。

方法2

扫描#       1      2      3      4

震动器A     关     0      0      0

震动器B     0      关     0      0

震动器C     0      0      关     0

震动器D     0      0      0      关

与第一种方法相同，证实分离的假设需要实时进行。

这种方法产生少量的信号，3个而不是4个，且对分离仅提出最低要求，即重复扫描。

至于这两种方法，可以按类似的方式对必须处理的信号编码，并可以求出单独的震动器运动。这意味着对于每个扫描序列，只需遥测传输给记录器一个信号。

现在参见图4，它是用方块形式表示的本发明方法的一个流程图。该方法可以在本领域常用的任何数字计算机或工作站上采用。

首先，方块50，接收存储在磁带48上的数据。所接收的数据可以是利用震动源技术产生的任何类型的多个源地震数据。

方块52，分离所接收的数据。这一处理是在首先产生对该数据负责的地震能量时开始的。有几种方法产生地震数据，允许分离前面讨论的被测数据。前述任一种方法连同本领域常用的任何方法都可以用来分离收到的数据，然而，较佳实施例采用了前述的相位分离。

方块54，对收到的带被测信号的数据进行逆处理。此表示本发明与传统方法之间的重大区别。传统方法中，用形成于大地表面的下行波信号褶积所收到的数据。本发明中，采用前述能消除某些假设的逆处理。在频域内将被测数据除以被测信号，留下大地反射率乘以时间导数除以最小相位传递函数。

方块56，利用最小相位带通滤波器对脉冲地震图进行带宽限制。现在，用最小相位函数褶积的大地反射率表示在该点形成的地震图，或该步骤后经处理的被测数据。这是最小相位函数的特性，它们的导数和倒数也是最小相位。

方块58，用最小相位去褶积法进一步处理地震图，以在频域内获得大地的脉冲响应。实质上，在逆处理和最小相位带通滤波后形成的地震图是限带脉冲地震图。它是与大地响应有关的因果和最小相位。

方块60，显示所形成的地震图。此显示可以是本领域所用的任何一种类型，诸如计算机打印的纸、阴极射线管显示器等等，只要阻抗变化可以确定即可。

以上描述了本发明产生、记录和预处理高分辨率震动源垂直地震剖面数据的方法，它包括数据分离、将分离的数据除以被测信号和最小相位去褶积等步骤。如前所述，实际的震动器信号涉及预处理中所用震动器送到地面的信号。测量震动器的运动以提供一种信号用以处理数据。该数据在频域中除以实际传送的信号。

Claims (8)

1.一种处理高分辨率震动源垂直地震剖面数据的方法，其中由位于钻井内一个位置的接收器接收由多个震动器产生的表示地震信息的电信号，所述方法包括如下步骤：

接收被测信号，该被测信号表示从所述多个震动器的每一个发出的地震波；

分离相应于所述多个震动器的每一个的所述电信号；

将所述电信号除以所述被测信号，获得大地反射率乘以时间导数除以最小相位传递函数，以获得最小相位数据组；

用最小相位带通滤波器对所述最小相位数据组滤波；以及

对所述最小相位数据组进行最小相位去褶积，以获得大地反射率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于接收被测信号的步骤包括如下步骤：

测量实际发送到大地表面的地震信号；以及

将所述被测地震信号转换为被测电信号。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述分离步骤包括如下步骤：

改变所述多个震动器的每一个的产生序列。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述分离步骤包括如下步骤：

估计每个震动源的运动，它与震动器所施加的力乘以最小相位传递函数、因果、线性***有关；以及

使实际震动器输出与所述估计的震动器运动相关。

5.一种记录高分辨率震动源垂直地震剖面数据的设备，其中，由置于钻井内一个位置的用以接收电信号的装置接收电信号，该电信号表示由形成于地面的一个力所产生的地震信息，所述设备包括：

接收被测信号的装置，该被测信号表示由多个震动源的每一个形成于地面的力；

分离装置，根据所述多个震动源的每一个分离所述电信号；

将所述电信号除以所述被测信号以获得大地反射率乘以时间导数除以最小相位传递函数信号的装置；

对所述大地反射率乘以时间导数除以最小相位传递函数信号去褶积的装置；

记录装置，记录总的大地反射率乘以时间导数除以最小相位传递函数信号；以及

显示装置，显示所述记录的总的大地反射率乘以时间导数除以最小相位传递函数信号。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于所述接收被测信号的装置包括：

测量实际发送到大地表面的地震信号的装置；以及

将所述测得的地震信号转换为被测电信号的装置。

7.如权利要求5或6所述的设备，其特征在于所述分离装置包括：

改变所述多个震动器的每一个产生序列的装置。

8.如权利要求5或6所述的设备，其特征在于所述分离装置包括：

隔离所述分离的电信号中的下行波的装置；以及

使所述分离的电信号与所述下行波相关，以获得大地反射率的装置。

Images