[发明专利]由熵引导的地震信号的消褶积

说明书

本发明涉及对石油，天然气和其它地下资源的地震勘探，并涉及使用消褶积技术改善地下岩层的地震测绘，它甚至能在被观察的地震信号不是最小相位或离高斯分布不很远的情况下给出良好的结果。从广义上讲，对由一个未知子波与一个未知静态随机序列的物理相互作用（褶积）产生的信号进行改善，从而使子波的平滑效应可以被除掉或者至少基本被除掉，使随机序列可以被揭示出来，这只是本发明所涉及的一个方面。在这个意义上说，可用于地震勘探的爆炸所产生的子波就是未知子波的一个例子，地下地震反射体的位置则是静态随机序列成员的例子，而要改善的信号就是地震记录迹，这个记录迹是在对地震信号的地面测量的基础上得到的，其中，地震信号是由爆炸引起的子波与各个地下反射体（位于具有不同声学性质的地下岩层的界面上）的相互作用（褶积）产生的。本发明的其它方面将在下面详细叙述。

地下反射地震学是根据从地下岩层反射回来的信号的到达时间来测绘地下岩层的。在地表产生的地震能量穿过地球的分层介质，其中一部分能量在各岩层之间的界面上被反射回来。反射回地表的能量由地面上的接收机（探测器）测量。在陆地上，产生地震能量的典型方法是使用化学炸药、振动机械或撞击装置。预先放置的接收机也称做探测器或地音探测器，它们列成一排配置，用来探测反射回来的地震能量。在海上，当舰船沿预定路线走过时，每隔几秒种就启动诸如用一排喷枪做的地震源。返回的地震能量用船后边拖着的装在电缆（一个浮筒）里的多个探测器采集。

地下构造的复杂性，被观察信号的噪声及其它不足，使得人们必须通过一系列的操作来处理这些信号，才能得出一个有用的地下岩层的分布图，而上述每一步操作又包括严格的近似和简化。在这种信号处理中，一个主要操作是速度分析，它所以必要是因为：在地面观察到的地震信号表示成作为时间函数的反射信号，它必须被转换成深度的函数，以便导出更有用的地下构造的分布图。然而，地震波的速度对传播介质的依赖性很大，因而地震波在向地下传播过程中其速度变化很大。总的看来，速度随深度增加而提高，当然也有可能偶而遇到某些地层使其速度减小。就一个给定的地表点来说，作为深度的函数画出的速度曲线通常称做速度函数。因此，有两个重要的变量：反射信号的时间和速度。知道了这些变量，就可以确定反射层位的深度。因为速度有很大的横向变化，而且速度函数从一个地点到另一个地点也有变化，所以对整个勘探只用一个给定的速度函数那是不合适的，而是必须在勘探区域中从一处到另一处不断地对其进行修正。当在正确的地方能获得足够深的钻孔并对其记录试验结果时，那么可以从置于钻孔不同深度的地震探测器的输出信号中估计速度函数，或者通过垂直地震断面图（“VSP”）来获得速度函数。然而在大多数情况下，必须通过局限于地面的测量和对这些测量结果进行复杂的信号处理来估计速度函数。速度分析结果还用在下面马上要讲到的动态校正中。

对被观察信号处理中的另一个主要操作是对接收机的输出进行各种校正。所谓静态校正包括震源校正和探测器校正，它们的组合效应是把地震信号源和地震信号探测器置于假设的水平面上。实际上，这一点是通过对多个接收机输出进行适当的时移来实现的。动态校正把每个接收机的输出转换成这样的输出，它是假定震源和接收机处于同一横向点（即实际震源和接收机位置间的中点）时被接收的。在这种转换中，各轨迹均被认为是由主反射组成的，所谓主反射是由从震源向下到反射地 层，然后直接反射回接收机的路径构成的。如果各地层是水平的，那么所有的反射点（或称深度点）正如位于震源和接收机之间中点的下边。如果各层是倾斜的，则各深度点偏离这个中心点。因此动态校正既取决于速度函数，又取决于反射岩床的倾斜情况。由震源和接收机的分离所致的校正分量称为正常的外移校正，而由于倾斜所致的分量称为倾斜校正。因此，对记录的轨迹（探测器输出）的四个重要校正是：震源校正，接收机校正，正常外移校正和倾斜校正。

每个被观察信号（记录轨迹）可以看成由反射波与各种干扰波和噪声构成的时间系列。人们需要的反射波是主反射，它是那些直接向下传到某反射体，然后直接返回地面并在地面加以记录的波。人们不希望的一种主要的干扰波是多次反射，它所经历的路径是：向下奔向某一反射体，然后向上奔向另一个反射体，它再向下到一个反射体，再向上，或许再上下数次，直到多次反射的信号到达地表面被记录为止。在任何分层系统中都可以有无数个多次反射。这种多次反射的存在使得对主反射的识别变得困难。因此，必须尽可能把多次反射衰减掉。