[发明专利]地震振动器特征反褶积

说明书

本发明涉及地震数据处理领域，更确切地说涉及对通过利用陆上或海中的地震振动器所形成的地震数据的处理。

在石油和天然气工业中，一般采用地球物理勘探技术来帮助对地下隐藏的碳氢化合物沉积矿层的探测和评估。这些地球物理勘探技术中的许多技术利用一种脉动冲击的地震源，例如硝化甘油炸药或海中空气枪来产生地震信号，该信号向地中传播并且至少部分地被地震反射层表面(即介于具有不同声阻抗的地下构造之间的界面)所反射。所产生的反射由各个地震探测器记录下来，这些探测器位于：处在或接近地表、在水本体中或者在已知深度的横巷中；所形成的地震数据可以进行处理，以便获得与地下反射层的位置和地下构造的物理性质有关的情报信息。

所有地震数据处理的目的都在于从该数据中尽可能多地提取关于地下构造的情报。假如向地中传播的能量事实上真正是一个脉冲，那么就能很好地实现这一目的。正如本技术领域的熟练人员所公知的那样，一个完全理想化的脉冲是这样一个脉冲，其持续时间为零并且包含等强度且零相位处的从零到无穷大的所有频率。所反射的信号将被称为地层的实际“脉冲响应”(即地层对输入脉冲的响应)。当然，这样一个理想化脉冲实际上是绝不会得到的。实际上，利用脉动冲击源向地施加的信号一般有很短的持续时间(即几毫秒)和有限带宽(即包含高达某一上限的所有频率)，但是相对于较低的频率来说较高频率有些衰减。

由各地震探测器所记录的实际信号可以用这样一个信号的褶积来表示，该信号为实际传入地球的、并具有预期的地层的脉冲响应和一些其它的滤波作用或相互作用，例如多次反射的信号，这种多次反射当该信号从震源通过地层向探测器传播时，使信号发生变化。为了恰当地整理解释该数据，预期的地层的脉冲响应必须与所记录的信号区分开，其它滤波作用的有害的影响必须排除。实施的方法一般被称为“反褶积”并已实用多年。有几种不同的类型的反褶积，其中的两种，“自适应”反褶积(也称为“统计”或“预测”反褶积)和“定数”反褶积，下文将进一步讨论。

一般用在对来自脉冲源的地震数据进行常规处理的反褶积是一种自适应反褶积法，在该方法中，反褶积滤波器或者在时域或者在频域都由对施加给地球的信号的带宽的估算而派生。换句话说，由所记录的数据估算信号的带宽并推出反褶积滤波器，该滤波器能够适用于该数据，以便估算地层的脉冲响应。这种方法还被称为(其中包括)类峰(Spiking)反褶积法，自适应白化法和自适应信号缩短法。

自适应反褶积法也被应用于各种的其它地震数据处理应用场合。例如，在海中地震勘探中，向地球内部传播的能量是定向下行的能量，除此之外，还有由于从水表面反射上行能量所产生的原始信号的滞后形式(即虚反射)。在这种情况下，产生的地震数据将既包括实示信号的反射，又包括虚信号的反射。自适应反褶积法可以设计一个“去虚”滤波器，以便从该数据中除去虚反射。在海中地震勘探中的另一个问题是在水层内部的能量的减幅振荡或混响。从该数据中消除这些混响(去混响)的方法通过自适应反褶积来实现。

与自适应反褶积法相对照，定数反褶积法使用一种已知的震源频谱。代替由所记录的数据估算震源的频谱，根据标定的各监测器可以进行射出信号的实际测量。利用这一测量信号和所记录的数据，假如输入信号确是一个完全的脉冲，能够确定所反射的信号将是什么样的。参阅Arya和Holden“地球物理学应用：地震数据的反褶积”，数字信号处理的324-338页Western Periodicals公司，加利弗尼亚N．Hollywood，1979。该定数反褶积然后再接续一种自适应反褶积用以对稍早讨论的某些其它影响进行补偿。

由Arya和Holden公开的定数反褶积法存在某些缺点，从而限制了它的应用。在某些环境下，例如浅水海域环境，射出信号的测量花费巨大，并且实施非常困难。此外，在推出反褶积滤波器以前，不得不对在各监测器上所记录的信号进行附加的处理。这是因为由各监测器所记录的信号对于震源辐射方位图、虚反射以及由它通过介于震源和监测器之间的媒体的通道所形成的其它影响要进行校正。