[发明专利]用于分离向上和向下传播的压力和垂直速度场的方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及地球物理勘探的领域。更具体地说，本发明涉及对双传感器海洋地震拖缆数据进行成像的领域。

背景技术

在石油和天然气工业中，地球物理勘探一般用于协助搜索并且评估地表下（subsurface）地球地层。地球物理勘探技术带来地球地表下结构的知识，这对于找寻并且提取有价值的矿物资源（尤其是例如石油和天然气之类的碳氢化合物沉积物来说）是有用的。地球物理勘探的一种公知技术是地震勘测。在基于陆地的地震勘测中，地震信号产生在地球表面上或其附近，并且然后下行进进入地球地表下。在海洋地震勘测中，地震信号也可以下行通过覆盖地球地表下的水体。地震能量源用于生成地震信号，地震信号在传播进入地球之后至少部分地被地表下地震反射器所反射。这些地震反射器典型地是具有不同弹性特性（具体说来是声波速度和岩石密度，它们在界面处导致声阻抗的差异）的各种地下地层之间的界面。反射的地震能量在地球表面处或其附近、在覆盖水体中、或者在矿孔中的已知深度处由地震传感器（也称为地震接收机）检测。地震传感器根据检测到的地震能量产生信号，典型地是电信号或光信号，其被记录以用于进一步处理。

在执行地震勘测中所获得的表示地球地表下的结果所得地震数据被处理，以产生与所勘测的区域中的地表下地球地层的特性以及地质构造相关的信息。处理后的地震数据被处理，以用于显示并且分析这些地表下地层的潜在碳氢化合物含量。地震数据处理的目的是从地震数据提取关于地下地层的尽可能多的信息，以便足以对地表下地质进行成像。为了标识存在找到石油聚集的可能性的地球地表下中的位置，大量金钱耗费在收集、处理并且解释地震数据上。从所记录的地震数据构建对感兴趣的地下地球层进行限定的反射器表面的过程提供了深度或时间上的地球图像。

地球地表下的结构的图像得以产生，以便使得解释器能够选择石油聚集的可能性最大的位置。为了验证石油的存在性，必须钻井。钻井来确定石油沉积物是否存在是极度昂贵且耗时的任务。为此，存在改进地震数据的处理和显示的持续需要，从而产生无论是由计算机还是由人来进行解释都将改进解释器之能力的地球地表下的结构的图像，以评估石油聚集存在于地球地表下中特定位置处的可能性。

用于在陆地地震勘测中生成地震信号的适当地震源可以包括爆炸物或振动器（vibrator）。海洋地震勘测典型地采用舰船所拖拽并且被周期性激励以生成声学波场的潜水地震源。生成波场的地震源可以是若干类型的，包括小型爆炸物装料、电火花或电弧、海洋振动器、并且典型地是枪。地震源枪可以是水枪、蒸汽枪、并且最典型地是气枪。典型地，海洋地震源不是由单一源元件组成，而是由空间上分布的源元件阵列组成。这种布置对于气枪（当前最常见的海洋地震源形式）尤其如此。

适当类型的地震传感器典型地包括微粒速度传感器（尤其是在陆地勘测中）以及水压力传感器（尤其是在海洋勘测中）。有时，微粒位移传感器、微粒加速传感器或压力梯度传感器用来代替微粒速度传感器，或者除了微粒速度传感器之外还使用微粒位移传感器、微粒加速传感器或压力梯度传感器。微粒速度传感器和水压力传感器在本领域中通常分别称为地震检波器（geophone）和水中地震检波器（hydrophone）。地震传感器可以由自身来部署，但更通常的是按传感器阵列来部署。此外，压力传感器和微粒运动传感器可以在海洋勘测中部署在一起，按配对或阵列配对而并置排列（collocate）。

在典型的海洋地震勘测中，地震勘测船典型地以大约5哩/小时在水表面上行进，并且包含地震采集设备，例如导航控制器，地震源控制器、地震传感器控制器、以及记录设备。地震源控制设备使得地震船在水体中拖拽的地震源在所选择的时间处激励。地震拖缆（也称为地震缆线）是由拖拽地震源的地震勘测船或另一地震勘测舰船在水体中拖拽的伸长的缆线状结构。典型地，多个地震拖缆被拖拽于地震船后面。地震拖缆包含传感器，以用于检测地震源所发起并且从反射界面反射的反射波场。传统上，地震拖缆包含诸如水中地震检波器的压力传感器，但除了水中地震检波器之外，还已经提出了包含水微粒速度传感器（例如地震检波器）或微粒加速传感器（例如加速计）的地震拖缆。压力传感器和微粒运动传感器部署得紧密靠近，沿着地震缆线按配对或阵列配对而并置排列。使地震检波器和水中地震检波器共同定位的替换是具有足够空间密度的传感器，以便由地震检波器和水中地震检波器记录的各个波场可以被内插或外推以在相同位置处产生两个波场信号。