[发明专利]用于局部浪高确定的方法和在海洋地震信号中的声传感器

说明书

本发明涉及一种分析地震信号的方法，更具体地说，涉及一种适于联系海洋地震数据获得活动使用的分析地震信号的方法，该方法提供局部浪高和声传感器深度的改进确定，并且允许在以后的数据处理期间减小在与局部浪高和声传感器深度的变化有关的地震数据中的噪声。

收集地震数据以远程检测地下地质状态，特别是联系对油气的勘探和其生产，如油和天然气。为了收集在海洋环境中的地震数据，诸如气枪之类的声源用来产生经海水传播并且进入地下地质建造的声信号。在海底处和在不同地质层之间声阻抗的变化使声能的一部分反射并且向海面返回。这些反射信号由声传感器接收，并且处理成建立地下地质的图象。

在海洋环境中，这些声传感器(也叫做地震传感器，经常是称作水听器的压力传感器)一般包含在长管形拖缆内，并且拖在地震勘测船后面。拖缆填充有允许拖缆段近似实现无浮力的煤油或其他浮力材料。拖缆经常带有提供基本抗拉强度和禁止拖缆段延伸的一个或多个内部应力件(如钢缆)，同时允许拖缆较柔软并且能够缠绕在地震勘测船上的一个适当直径的鼓上。拖缆拖拉的深度(或“高程”)一般由定位在离地震勘测船最近端部处的反射器调节(例如，见美国专利No.5,357,892)，并且由沿拖缆长度以正常间隔放置的叫做吊舱的控制器件调节(例如，见我们发表的PCT国际申请No.WO98/28636)。

在拖缆中水听器的深度一般在地震勘测船上由附着到吊舱上的深度传感器监视。因为与显著靠近的水听器间隔(如每12.5米一组水听器)相比，吊舱沿拖缆隔得较宽(如每300米)，所以一个具体声传感器或一组声传感器的深度一般必须通过从在传感器或传感器组侧的吊舱深度值的内插近似。

这种类型的较粗略深度确定系统使得地震勘测船船员难以确定何时某些类型的问题出现在拖缆内。例如，拖缆段一般“平衡”，直到他们近似无浮力。由于在地震勘测船上和在海水中的温度变化，平衡问题(过分正或负的浮力)有时出现。然而，如果能监视在每段中水听器每一个的深度，则有可能确定哪些段正在经受平衡问题，并且在他们影响获得的地震数据或引起拖拉问题之前更正这些问题。

在吊舱上的深度传感器一般检测局部周围水压力，并且把该压力读数转换成深度值。然而，在吊舱处测得的水压力包括随拖拉拖缆恒定变化的两种类型的瞬态条件。第一种瞬态条件是局部浪高，在传感器正上方的局部海平面减去平均海平面。局部浪高的变化也称作波浪。第二种瞬态条件是相对于平均海平面测得的实际拖缆高程(或深度)。实际拖缆高程的变化一般归因于诸如在拖缆段中的正或负浮力之类的力、波浪诱导力、洋流、反射器、吊舱等。在吊舱处的水压力都受这些瞬态条件的影响。为了消除波浪影响，一般在一个延伸时间段上(如在10与100秒之间)平均或滤波测得的水压力值。尽管这种平均或滤波对于吊舱产生更准确的“平均”深度值，但它消除了使用测量深度值补偿具有小于平均时段或滤波长度一半的循环周期的瞬态条件，如波浪，的可能性。

两种类型的“噪声”由流束深度和局部浪高的波动引入到数据中。第一种类型的噪声由幻影效应引起。来自声传感器或声源上方海面的声反射将引起在与传感器或源深度有关的频率下接收声信号的抵消(即“幻影效应”)。幻影是在频谱中在频率F＝n/T_g下出现的凹痕，其中n是整数(0、1、2、…)，并且幻影周期T_g等于接收机(或源)深度H(至海面的距离)除以海水声传播速度的两倍。深度H(并因此幻影频率F)对于入射角需要校正(如在下面将要更详细讨论的那样)。有两种纪影，一种在源侧引入而一种在接收机侧引入。当接收机或源的深度变化时，幻影陷频的变化出现。这些变化归因于由在流束或源上方浪高的变化造成的流束或源的绝对高程的变化。

为了补偿这种幻影效应，地震传感器一般拖拉在其中第一非零凹痕幻影频率在地震频谱外侧(在约5Hz和约80Hz之间)的深度处，其中在地震勘测期间得到关于感兴趣地质地下层的绝大多数信息。一个消卷积过程能用来补偿由幻影效应引起的接收地震信号的频率独立衰减(即把数据“去幻影”)。然而，在常规地震数据处理过程中，这种消卷积过程假定地震传感器放置在海面下方一个恒定距离。传感器位置与该假定位置的任何偏离将使去幻影过程不适当地操作至某种程度；某些频率将被过放大，而某些频率将保持欠放大。由于在延伸时间段上平均或否则滤波深度值以除去波浪对深度值的影响，所以当传感器正在接收感兴趣的地震数据时，由常规地震数据获得设备提供的深度值不能用来提供描述传感器的实际(和变化)深度值的定制或个别化的去幻影地震数据。