[发明专利]抑制重影和运动的地震系统

说明书

发明背景

本发明总体上涉及海洋地震勘探，并且具体地涉及用于降低拖在勘探船后的传感器中、位于海底的传感器中或自治节点的传感器中的不期望的地震波反射和噪声的影响的设备和方法。

如图1中所示，在拖曳式海洋地震勘探中，在近海面22的船舶20后拖曳着水听器阵列。这些水听器安装在多传感器电缆中，通常被称为拖缆24。该拖缆用作水听器的平台。同样拖在近海面的地震声源26周期性地放射声能。该声能通过海洋向下传播，从底层结构或水下地层28反射，然后通过海洋向上返回到水听器阵列。所反射的地震能量到达拖曳阵列接收点。该水听器阵列包括多个此类接收点，并且在每个接收点记录从海床30向上传播的地震声小波。随后，将水听器的记录处理成为底层结构的地震图像。

噪声是拖曳式拖缆操作中的一个主要考虑因素。噪声源包括来自海面的膨胀噪声和波动噪声。而且，拖曳该拖缆穿过海水会引起噪声。这些噪声的一部分通过该拖缆传播，一部分通过水柱自身传播。处理噪声源的典型方法是使用时间滤波和空间滤波的组合。时间滤波是通过在时间上用应用到样本的权重对水听器信号进行离散数据采样来实现的。水听器信道还包括模拟滤波器以防止在频率大于采样速率一半时产生信号混迭。典型地，空间样本通过对多个独立的水听器输出进行分组求和来形成，从而使得衰减了沿拖缆的长度传播的噪声。这个空间采样对于在拖缆轴线垂直方向传播的噪声没有影响。典型的水听器组在12米的拖缆段中包括八个左右的水听器。

声阻抗ρc是介质密度和介质中声速的乘积。只要声波碰到声阻抗发生变化，至少一部分声波能量会发生反射。未被反射的能量越过具有不同声阻抗的两个区域间的分界线传输（折射）。该压力波是气压波，这引起传播方向上的粒子运动。在两个不同同质介质间的平界面上，声波以与入射角θ₁相等的角度反射，且以角度θ₂折射。该折射角为：

θ₂=sin^-1(c₂sinθ₁/c₁)。

下标指的是声波从介质1移动到介质2，而c₁和c₂是每个介质中的声速。如果入射角θ₁为零，则折射能量传输路径的角度θ₂将会是零。

对于入射角θ₁为零且没有能量被转换为横波能量的情况，在海水-空气分界面的反射系数描述为：

Rpp=ρ2c2-ρ1c1ρ2c2+ρ1c1≈-1.]]>

在海水-空气分界面的反射能量为R²_pp，或接近1，这使得海面是一个近似理想的声能反射器。从海底或感兴趣的目标返回之后，该能量再次由海面反射回拖缆。由于典型的水听器具有全向响应，因此水听器阵列还记录了重影响应，该重影响应是从海面反射并延时到达的且极性颠倒的地震声小波。该重影是向下传播的地震声波，当添加到希望的波形上时该地震声波会有损记录的地震图像。该重影引起的反射还可延续到海底或其他强反射物，并向上返回再次干扰期望的反射波并进一步降低图像质量。这些反射通常被称为多次波。