同步可控震源采集的相位調制及噪聲最小化的制作方法
【專利摘要】本發明的一個實施例包括同步驅動信號，所述信號各自的相位角偏移在同步掃描的部分或(全部)持續時間內變化。本文討論了其他的實施例。
【專利說明】同步可控震源采集的相位調制及噪聲最小化
【背景技術】
[0001] 在使用同步震動技術的地震勘探中，采用一系列地震能量源（例如可控震源）以 向地下傳送地震信號。部分這些信號從地下地層間的交界面被反射和/或在地層內部折射 返回地表，在此它們通過一個或多個接收器被探測到。信號從一個特定的可控震源傳播到 達一個特定的接收器所需要的時間，給出了信號在所述可控震源和所述接收器之間行程長 度的指標，由此可以推測得到地質構造結構。
[0002] 對于同步震動技術，可控震源從多個源位置一起同時將能量賦予到地球內部。從 而，每一個接收器探測被整個系列的可控震源發射出的經折射和反射的能量。（順便提及， "同步"掃描必須包括各次掃描間的重疊。所述掃描可以是或可以不是同時開始和/或結 束，只要各次掃描之間有部分重疊即可。）各接收器記錄的數據必須然后被處理，以便可以 將每個單獨可控震源產生的信號分離出來。
[0003] 所述分離可以如此完成，S卩，每個可控震源執行多次"掃描"或"發射"，其中由各可 控震源發射的各信號間的相對相位在各可控震源之間和多次發射之間變化（盡管所述相 對相位在各次掃描的持續時間內保持不變）。這可以通過兩個可控震源同時操作兩次的例 子示出。如果它們在第一次掃描時相互同相的操作，而在第二次掃描的持續時間內180°異 相，所述接收器將會記錄到兩個信號（即，在第二次掃描的持續時間內，兩個可控震源驅動 信號間的"相對相位角"是180°異相）。（順便提及，所有四次所述掃描可以通過"驅動信 號"或"控制信號"在相同幅度下使用掃頻被驅動，所述掃頻可能具有錐形端，因為所述幅度 必須在開始時上升而在結束時下降。所述控制信號可以以低頻開始并在高頻結束，并且所 述頻率可以相對于時間線性增加。）合成的記錄信號可以被加在一起以確定從第一個可控 震源到達的信號，或者被去除以確定從第二個可控震源到達的信號。
[0004] 雖然信號分離在近年來已經改善了，然而噪聲最小化和信號分離仍然可以被改 進，以更好地定位感興趣的地下區域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0005] 從所附的權利要求、下文一個或多個示例性實施例的詳細描述、以及對應的附圖， 本發明實施例的特征和優勢將變得明顯。其中
[0006] 圖1包括對于2 X 2震動源矩陣相對于相位的疊加和總體信噪比（S/N)。
[0007] 圖2包括對于2X2矩陣作為相位的函數的最大和最小噪聲。
[0008] 圖3包括在2X 2矩陣中對于三個相位值的噪聲頻譜。
[0009] 圖4包括對于目標函數相對于截止頻率的最佳相位。
[0010] 圖5包括對于目標函數相對于截止頻率的矩陣相位。
[0011] 圖6包括對于不同組的最優角度（3X3矩陣）的噪聲空間頻譜，具有目標函數E2。
[0012] 圖7包括對于不同組的最優角度（3X3矩陣）的噪聲空間頻譜，具有目標函數E1。
[0013] 圖8包括利用本發明的不同實施例進行操作的系統。
【具體實施方式】
[0014] 在下面的描述中，提出許多具體細節，但是即使沒有這些具體細節也可實施本發 明的實施例。沒有詳細示出公知的電路、結構和技術，以免影響對本描述的理解。"一個實 施例"、"多個實施例"等表示這樣描述的實施例可包括特定特征、結構或特性，但是并不一 定每一個實施例都包括所述特定特征、結構或特性。一些實施例可具有部分、全部或者沒有 對于其它實施例所述的特征。"第一"、"第二"、"第三"等描述共同對象，并且表示涉及相似 對象的不同實例。這種形容詞不是暗示這樣描述的對象必須按照給定順序，無論是時間、空 間上、按照等級還是按照任何其它方式。"連接"可表示元件相互進行直接物理或電接觸， 以及"耦合"可表示元件相互協作或者交互，但是它們可以或者可以不進行直接物理或電接 觸。另外，雖然相似或相同標號可在不同附圖中用于標明相同或相似部件，但是這樣做并不 表示包括相似或相同標號的所有附圖構成單個或者相同實施例。
[0015] 如上文提及的，在傳統的同步可控震源采集中，不同可控震源控制信號間的相對 相位角在整個掃描持續時間內保持不變。然而，本發明的一個實施例包括同步驅動信號，其 相對相位角補償值在同步掃描的部分（或持續時間）內變化。
[0016] 例如，對于傳統的同步可控震源采集，多個可控震源通過控制機構掃描過一系列 頻率，所述控制機構力圖保持不同可控震源間恒定的相對相位。考慮兩個可控震源VI和 V2,其具有企圖維持地面力F1和F2的控制器。兩個地面力的傅立葉變換是Π 和f2。根據 傳統方法，Π 和f2的比率隨頻率是恒定的。（順便提及，雖然控制量不必然是地面力，控制 參數的比率也隨頻率恒定。）然而，在一個實施例中，多個可控震源的所述控制參數的相對 相位（即"相位偏移"）被控制為隨頻率變化。例如，用相位驅動兩個可控震源，所述相位的 控制參數（例如，地面力）遵循下面的設計軌跡：
【權利要求】
1. 一種方法，包括： 以彼此間具有相對相位偏移的方式同步執行第一和第二地震掃描； 其中所述相位偏移在所述同步掃描過程中變化。
2. 如權利要求1所述的方法，包括： 確定第一掃描的第一相位，以及第二掃描的第二和第三相位；以及 以所述第一相位執行所述第一掃描，同時以所述第二相位同步執行所述第二掃描，并 且然后，當所述第一掃描仍然在被執行時，以所述第三相位同步執行所述第二掃描。
3. 如權利要求2所述的方法，包括從預先存在的矩陣選擇所述第二和第三相位。
4. 如權利要求1所述的方法，其中，所述相位偏移在所述同步掃描過程中基于用于所 述第一和第二掃描之一的頻率而變化。
5. 如權利要求4所述的方法，其中，在執行所述第一和第二掃描時，所述第一和第二掃 描各自的振幅被保持相對穩定。
6. 如權利要求1所述的方法，其中，對于所述同步掃描的至少一部分，所述相位偏移以 恒定的變化率變化。
7. 如權利要求1所述的方法，包括以彼此間具有附加的相對相位偏移的方式同步執行 第一掃描和第三地震掃描，其中所述附加的相位偏移在第一和第三掃描的同步掃描過程中 變化。
8. 如權利要求1所述的方法，包括以彼此同相位的方式同步執行第一掃描和第三地震 掃描。
9. 如權利要求1所述的方法，其中，所述第一掃描包括升頻掃描和降頻掃描之一，并且 所述第二掃描包括升頻掃描和降頻掃描之一。
10. 如權利要求1所述的方法，包括，在執行所述第一和第二掃描以產生地震數據以 后，對應于多個相位偏移值分析所述地震數據。
11. 如權利要求1所述的方法，包括： 確定分別用于所述第一和第二掃描的第一和第二地震源驅動信號： 其中，（a)第一驅動信號基于
(b)第二驅動信號基于
1 (c) Θ (t)是當所述第一和 第二掃描被同步執行時變化的相位角，（d) Φ是每一掃描各自的頻率變化率，&是每一掃描 各自的起始頻率，并且W是平滑函數。
12. 如權利要求1所述的方法，包括： 確定所述第一掃描的第一相位，以及所述第二掃描的第二和第三相位； 以所述第一相位執行所述第一掃描，同時以所述第二相位同步執行所述第二掃描，并 且然后，當所述第一掃描仍然在被執行時，以所述第三相位同步執行所述第二掃描；并且 在執行所述第一和第二掃描之后，在基本上與所述第一和第二掃描相同的位置執行第 三和第四掃描，其中所述第三和第四掃描之間的相位變化不同于所述第一和第二掃描之間 的相位變化。
13. 如權利要求1所述的方法，包括： 記錄對所述第一和第二掃描的響應；并且 將所述響應分離成對所述第一掃描的第一響應的第一近似，以及對所述第二掃描的第 二響應的第二近似。
14. 一種物品，包括存儲有指令的非易失性介質，所述指令能夠使基于處理器的系統： 確定第一和第二驅動信號，所述第一和第二驅動信號被配置為以彼此間具有相對相位 偏移的方式驅動同步的第一和第二地震掃描， 其中所述相位偏移在所述同步掃描過程中變化。
15. 如權利要求14所述的物品，存儲有指令，所述指令能夠使所述系統： 確定第一掃描的第一相位，以及第二掃描的第二和第三相位； 其中所述驅動信號被用于以所述第一相位驅動所述第一掃描，同時以所述第二相位同 步驅動所述第二掃描，并且然后，當所述第一掃描仍然在被執行時，以所述第三相位同步驅 動所述第二掃描。
16. 如權利要求14所述的物品，其中所述相位偏移在所述同步掃描過程中基于用于所 述第一和第二掃描之一的頻率而變化。
17. 如權利要求14所述的物品，其中對于所述同步掃描的至少一部分，所述相位偏移 以恒定的變化率變化。
18. 如權利要求14所述的物品，其中所述驅動信號被用于以彼此同相位的方式同步驅 動第一掃描和第三地震掃描。
19. 一種系統，包括： 存儲器；以及 處理器，其耦合到所述存儲器，以確定第一和第二驅動信號，所述第一和第二驅動信號 被配置為以彼此間具有相對相位偏移的方式驅動同步的第一和第二地震掃描； 其中所述相位偏移在所述同步掃描過程中變化。
20. 如權利要求19所述的系統，其中所述處理器用于： 確定第一掃描的第一相位，以及第二掃描的第二和第三相位；并且 其中所述驅動信號用于以所述第一相位驅動所述第一掃描，同時以所述第二相位同步 驅動所述第二掃描，并且然后，當所述第一掃描仍然在被執行時，以所述第三相位同步驅動 所述第二掃描。
21. 如權利要求19所述的系統，其中所述相位偏移在所述同步掃描過程中基于用于所 述第一和第二掃描之一的頻率而變化。
22. 如權利要求19所述的系統，其中對于所述同步掃描的至少一部分，所述相位偏移 以恒定的變化率變化。
【文檔編號】G01V1/02GK104115033SQ201380009625
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年2月15日 優先權日:2012年2月15日
【發明者】B·P·杰弗里斯 申請人:格庫技術有限公司