专利名称：用于将同时发生的独立震源分离的方法
技术领域：
本发明涉及地震勘探的一般主题，尤其涉及评估代表地表下岩石的地震信号和其它信号的方法。
背景技术：
地震勘测代表通过将声能发送至地下并且记录从地下岩石层返回的回声来将地球的地表下岩石成像或绘图的尝试。向下行进的声能的源可以来自例如陆地上的爆炸或者地震振荡器或者在海洋环境中的空气枪。在地震勘测期间，能量源被放置在所关注的地质结构上方的地表附近的不同位置处。每当触发震源时，其产生地震信号，穿过地球向下传播的地震信号被反射，并且在其返回时，在地表上的许多位置处被记录。然后将多个震源/纪录组合加以组合以便产生可能延伸数公里的地表下岩石的接近连续的剖面。在二维(2-D)地震勘测中，记录位置通常沿着单一测线布置，而在三维(3-D)勘测中，记录位置以网格模式分布在整个地表上。用最简单的话来说，2-D地震测线可以被认为是给出了直接存在于记录位置下方的地球层的横截面图像(垂直切片)。3-D勘测产生数据“立方体”或数据体，其至少在概念上是位于勘测区域下方的地表下岩石的3-D图像。然而，实际上2-D和3-D勘测均调查位于由勘测所覆盖的区域下方的地球的一定容积。最后，4-D (或时间推移)勘测是在两个或多个不同时间对于同一地表下目标进行的勘测。这样做可能是出于许多原因，但是通常是为了测量地表下反射率随着时间的变化，这种变化可能由例如火驱采油的进展、天然气/石油或石油/水接触面的移动等所造成。显然，如果将地表下岩石的连续影像进行比较，观察到的任何变化(假设考虑到震源特征、接收器、记录器周围环境噪声条件等的差异等)将归因于起作用的地表下过程的进展。地震勘测由非常大数量的个别地震记录或记录道所组成。在典型2-D勘测中，通常有成千上万个记录道，而在3-D勘测中，个别记录道的数量可达到数百万个记录道。由 Ozdogan Yilmaz 所编著的 Seismic Data Processing (Society of ExplorationGeophysicists, 1987)的第I章第9至89页包含关于常规2-D过程的一般信息并且所述公开以引用的方式并入本文。关于3-D数据获取和处理的一般背景信息可见于由Yilmaz的第6章第384-427页，所述公开以引用的方式并入本文。地震记录道是从地表下岩石的不均匀处或者突变面所反射的声能的数字记录，所述反射是每当地表下材料的弹性性质发生变化时产生的部分反射。数字样本通常以0. 002秒(2毫秒或“ms”)的间隔获取，但是4毫秒和I毫秒的取样间隔也是常见的。常规数字地震记录道中的每个离散样本与传播时间相关联，并且在反射能量的情况下与从震源到反射体和再次返回到地表的双向传播时间相关联，当然假设震源和接收器同时位于地表上。在实践中使用常规震源-接收器布置的许多变化形式，例如VSP (垂直地震剖面)勘测、洋底勘测等。此外，地震勘测中的每个记录道的地表位置被仔细地追踪，并且通常成为记录道本身的一部分(作为记录道标头信息的一部分)。这允许记录道中所包含的地震信息以后与具体地表和地表下位置相关联，从而提供了在图上标注地震数据和从其中提取的属性并且勾画其轮廓(即“绘图”)的手段。3-D勘测中的数据适合于以许多不同的方式来观察。首先，可以通过收集在同一传播时间出现的所有数字样本来从叠加或者未叠加的地震数据体中提取水平“恒定时间切片”。此操作结果产生水平2-D平面的地震数据。通过对一系列2-D平面进行动画处理，判读员可以在整个数据体中平移，从而给出逐层剥离以使得可以观察到位于下方的信息的印象。同样地，通过收集和显示沿着特定测线定位的地震记录道，可以在整个数据体中在任意方位处获取地震数据的垂直平面。此操作事实上从3-D数据体中提取个别2-D地震测线。还应注意3-D数据集可被认为由通过叠加至3-D影像中而在维数上得以缩减的5-D数据集所组成。维度通常为时间(或深度“z”)、“x”(例如北-南)、“y”(例如东-西)、x方向上的震源-接收器偏移距和I方向上的震源-接收器偏移距。虽然这里的实例涉及2-D和3-D情形，但是所述过程扩展至四维或五维也是易懂的。已经正确获取和处理的地震数据可以向勘探工作者提供很多的信息，所述勘探工作者是石油公司里面负责找出潜在的钻井位置的个体。例如，地震剖面为勘探工作者提供了岩石层的地表下结构的广泛视图，并且通常揭示与油气的圈闭和存储相关的重要特征，例如断层、褶皱、背斜、不整合面和地表下盐丘和礁，以及许多其它特征。在地震数据的计算机处理期间，常规地产生地表下岩石速率的估计，并且检测和显示接近地表的不均匀处。在一些情况下，地震数据可用于直接估计岩石孔隙度、含水饱和度和油气含量。不太明显地，地震波形属性例如相位、峰值振幅、峰谷比和许多其它属性通常可以按照经验与已知油气存在相关联，并且这种关系可以应用于对新的勘探目标所收集的地震数据。当然，地震数据的一个众所周知的问题是其获取的代价相对较高。事实上，在一些情况下，勘测的成本可以确定所建议目标的经济性是否是有利的。因此，倾向于降低此类勘测的成本的技术总是受到欢迎的。长期以来，以紧密间隔的方式来引发两个或多个震源被确认为降低地震数据获取成本的一个策略。这种途径背后的基本理念是，部署接收器测线或地段，并且在单一记录期期间依次触发多个震源。因此，来自早期震源激发的地表下反射可与稍后来自震源的反射共同混合，即获取“混合震源”勘测。注意，这与常规勘测技术形成了鲜明的对比，在常规勘测技术中不会允许来自一个震源的返回地表下反射与另一个震源的反射重叠。虽然混合震源途径具有极大地缩短现场所用时间的潜力，从而相应地降低勘测成本，但是一个明显的问题是可能随后难以将个别爆炸分离。换句话说，在判读地震数据中至关重要的是每个反射体的深度。一般来说，反射体的深度通过参照其双向地震传播时间来确定。因此，在多震源勘测中，最优先考虑的是确定所观察到的地表下反射中的哪一个与各自震源相关联，否则就不能可靠地确定其双波传播时间。除了计划的混合震源勘测之外，在一些情况下可以获取非计划的多震源记录。举例来说，在密集勘探活动区域，可能有好几个工作队在同一总体区域中实施爆炸。在多个地震船可能同时处于活动状态的如墨西哥湾的海洋区域，这是特别值得关注的。按照惯例，当地震记录包含来自第三方震源的能量时，会进行一些尝试以便通过如迁移的多记录道处理算法来如外科手术一般地使包含不期望的震源的信号部分静噪以使得其不会扩散到相邻记录。然而，这样的静噪消除了可能在同一反射时间处或附近出现的干扰噪声和有用的反射。虽然试图通过用未静噪的数据来进行插值，从而替换静噪区域是已知的，但是这充其量只是已经丢失的数据的粗略的近似。当然，将来自单一地震记录的两个或多个爆炸分离不出所料一直是难以解决的问题。虽然其他人已经尝试过解决这个问题，但是迄今还没有解决它的令人满意的方法。迄今为止，如在地震处理和地震判读领域中众所周知，一直需要一种将在单一记录期间触发的两个或多个震源加以分离的方法。因此，如本发明人确认，现在应该认识到存在并且一段时间以来一直存在对于一种地震数据处理方法的非常现实的需要，所述方法涉及并且解决上述问题。然而在进行至本发明描述之前，应当指出并且记住以下的本发明描述连同附图不应被理解为将本发明限制于所示出和描述的实例(或优选实施例)。这是因为本发明所属领域的技术人员能够在所附权利要求的范围内设计本发明的其它形式。

发明内容
根据本发明的优选方面，提供一种用于将在单一地震记录期间触发的多个震源加以分离的系统和方法。具体来说，本发明允许使用者将通过在时间上重叠的反射体的记录所获取的震源加以分离。如果可以分离由不同震源产生的反射，那么使用一组以上震源将允许更快地获取地震勘测。这个方法可尤其有效用于获取宽方位角勘测，因为对于不同爆炸来说，反射体的运动学会显著不同，从而可在多个维度中使用反射的连续性。简单地说，本发明利用反演型方法来分离包含重叠反射体的、包含多个震源(例如Vibroseis 、空气枪等)的地震记录。在优选实施例中，在随机时间启动(例如引发)震源，同时记录多个接收器。这些随机延迟倾向于使得不同震源之间的干扰不相干，同时与同一震源相关的反射产生了相干事件。分离优选使用数值反演过程来进行，该过程利用每个爆炸的扫描、每个爆炸的开始时间和邻近爆炸之间的反射事件的相干性。这种方法具有与迄今为止可能实现的方法相比更快更廉价地获取地震勘测的潜力。在一个优选实施例中，待反演的方程组可以描述为d=rs m，其中d是所记录的地震数据的矩阵表示，m是所分离的反射信号的集合，S是描述邻近爆炸之间的相似性的矩阵或运算子，并且r是定义个别震源的混合或融合的矩阵。s矩阵中的条目(或定义s的运算子)可以通过在某种意义上将邻近爆炸中的事件限制为相似或相干的任何方法来选择。在一些优选的实施例中，S的条目根据倾向于使得邻近爆炸之间的信号衰减的算法来选择。S矩阵可以被设计为取决于所获取的几何形状来增强多个维度中的相干性。在另一个优选实施例中，待反演的方程组可以描述为Wd=Wr Sm,其中d是所记录的地震数据的矩阵表示，m是所需反射信号的集合，S是描述邻近爆炸之间的相似性的矩阵，r是定义个别震源的混合或融合的矩阵，并且w是可以用于例如考虑到所记录的信号振幅的差异的权重矩阵(例如使得从震源附近的接收器回收的信号的振幅衰减以便匹配从位于更远的接收器所获得的振幅)。在优选实施例中，在同一记录中发生的震源激发可以通过随机时间间隔在时间上分离。来自以这种方式间隔开的爆炸的记录不太可能包含来自在时间上相隔较近的震源所引发的爆炸的相干能量，从而使得它们随后更有可能被分离开。通过在随机时间处激发爆炸，当这些爆炸被校正为其各自的零时间时，它们将具有在各个震源点之间相干的信号，同时干扰爆炸将倾向于不相干并且可以通过本文教导的反演过程来分离。这样就增强了在本发明的分尚过程中的相干性度量的操作。因此，在优选实施例中，本发明反演过程的应用提供了合理无瑕疵的爆炸记录道集，其可用于成像和叠加前分析，例如AVO (振幅相对偏移距)分析。当然，利用来自一个爆炸的所记录的信息在时间上与其他爆炸重叠的爆炸所获取的地震数据具有显著地降低在地震勘测中实施爆炸所需的时间(和成本)的潜力。这种途径也可以使得爆炸点间隔更为紧密(例如在海洋勘测期间)，这样可以潜在地提供更好的地震影像，从而可以改善发现经济数量的石油和/或天然气的机会。上文已经广泛地概述了本文公开的本发明的较重要的特征，以使得可以更清楚地理解以下的详细描述并且可以更好地认识到本发明人对于本领域的贡献。本发明在其应用上不应被限制于结构细节，并且不应被限制于在以下描述中阐明或者在附图示出的组成部分的布置。事实上，本发明能够产生其它实施例，并且能够以本文中未详细列举的各种其它方式来实施和执行。最后，应该了解本文中所使用的措辞和术语是出于描述目的，并且不应该被认为具有限制性，除非本说明书对于本发明做了这方面的具体限定。


本发明的其它目的和优势在阅读以下详细说明之后以及在参考附图之后将会变得显而易见，在附图中图1示出本发明的一般环境。图2示出适用于本发明的地震处理程序。图3包含典型混合震源勘测的平面示意图。图4示意性地示出如何在混合震源勘测中识别和提取不同爆炸。图5包含如何识别和提取相应接收器记录的说明。图6示出与给定震源相关并且从其震源激发中提取的接收器记录。图7示意性地示出如何将选定震源的经过处理的爆炸在时间上移位并且存储在输出缓冲器中。图8包含本发明的优选实施例的流程图。图9包含适合于在震源具有振荡性时使用的优选操作逻辑。图10示出适合于在震源具有冲击性时使用的详细优选操作逻辑。
具体实施例方式虽然本发明可以产生许多不同形式的实施例，但是在附图中示出并且在下文中详细描述本发明的一些具体实施例。然而，应该了解本公开可以被认为是本发明原理的示范，并且并非意图将本发明限于所描述的具体实施例或算法。本发明的一般环境图1示出本发明通常使用的一般环境。地震勘测110由勘探工作者设计为便覆盖具有经济利益的区域。现场获取参数(例如爆炸间隔、测线间隔、褶皱等)通常结合此步骤来选择，但是较常见的是在现场稍微(或大致)地修改理想设计参数以便适应进行勘测的实际情况。在现场120对于具有潜在经济重要性的地表下目标来收集地震数据(即地震记录道)并且通常随后发送至处理中心150，在所述处理中心，所述记录道经受各种算法以便使其更适合用于勘探。在一些情况下，在数据仍然处于现场中时，可能要执行一定量的初步数据处理，假设现场工作人员可以获得所述计算能力，这种处理变得更加普遍和可行。在处理中心通常对地震记录道应用各种预备过程130以便使其准备好由勘探工作者来使用。然后，经过处理的记录道可用于本发明的使用，并且可以被存储于(仅举例来说)硬盘、磁带、磁光盘、DVD盘或其它大容量存储装置中。本文公开的方法最好以计算机程序140的形式来实施，所述计算机程序已经加载于可编程的计算机150上，其中所述计算机程序可以由地震判读员或处理器来访问。注意适合用于本发明的计算机150除了大型机、服务器和工作站以外通常包括超级计算机以及更常见的提供并行和大规模并行计算的计算机或计算机网络，其中计算负荷分布于两个或多个处理器之间。还如在图1中所示出，在优选的布置中，某种类型的数字化的目的层模型160可以由使用者指定并且作为输入提供至处理计算机程序。在3-D地震剖面的情况下，目的层模型160通常包括关于地表下目标的横向范围和厚度(其可能是可变的并且可以用时间、厚度、频率等来测量)的细节。产生、挑选、数字化、存储以及随后在程序执行期间读取这些层的确切手段对于本发明是不重要的，本领域普通技术人员认识到这可以用许多不同的方式来实现。实施本发明的程序140可以借助于例如软盘、磁盘、磁带、磁光盘、光盘、⑶-ROM、DVD盘、RAM卡、闪速RAM、RAM卡、PROM芯片来传送到执行所述程序的计算机中或通过网络来加载。在典型地震处理环境中，使本发明的方法成为较大的软件模块程序组的一部分，所述程序组被设计为执行图2中列出的许多处理步骤。在通过本方法处理之后，所得记录道然后通常被分类至记录道集中、进行叠加并且在高分辨率彩色计算机监视器170上或以经过打印的地震剖面或绘图180的硬拷贝形式来显示。然后，地震判读员使用所显示的影像来帮助他或她识别促进油气产生、迁移或积累的地表下特征。如先前所指示，本发明优选地成为通常在图2中描述的种类的常规地震处理程序的一部分并且并入其中。本领域普通技术人员认识到图2中示出的处理步骤仅广泛地代表可以应用于此类数据的过程的种类，并且处理程序的选择和顺序以及所涉及的特定算法可能取决于个别地震处理器、信号来源(炸药、振荡器等)、数据的勘测位置(陆地、海洋等)、处理数据的公司等而显著地不同。作为第一步骤，并且通常如图2中所示出，对于特定容积的地表下岩石来进行2-D或3-D地震勘测(步骤210)。在现场收集的数据由未叠加(即未汇总)的地震记录道所组成，所述记录道包含代表位于勘测位置下方的地球容积的数字信息。获得此类数据并且将其处理成适合于由地震处理器和判读员使用的形式的方法为本领域普通技术人员所熟知。注意出于本公开的目的，地震勘测是混合震源勘测，其中来自较晚震源触发的反射可能干扰来自较早震源触发的反射(或者在时间上与其重合)。在根据本发明将爆炸分离之后，与地震记录道的任何其他集合一样，从该操作获得的未叠加地震记录道是有用的。地震勘测的目的是对于具有某种潜在经济重要性的地表下目标获取在空间上相关的地震记录道的集合。适合于由本文公开的方法来分析的数据可以由以下(仅用于说明目的)组成未叠加的2-D地震测线、从3-D地震勘测提取的未叠加的2-D地震测线或者优选地3-D地震勘测的未叠加的3-D部分。本文公开的本发明在应用于相对于某一地表下地理特征具有潜在空间关系的一组叠加地震记录道时最为有效。再次仅出于说明目的，虽然或许可以使用任何一组经过组合的空间上相关的地震记录道，但是以下讨论相对于3-D勘测中所包含的记录道(如讨论所指示为叠加或者未叠加的)来表述。在获取地震数据(步骤210)之后，它们通常被送至处理中心，在那里对其施加一些初步或预备处理步骤。如图2中所示出，常见早期步骤215被设计为编辑输入地震数据以便准备进行后续处理(例如解复用、增益复位、子波整形、坏的记录道去除等)。然后可以对勘测的几何形状进行规定(步骤220)，并且存储作为每个地震记录道标头的一部分的爆炸/接收器编号和地表位置。一旦已经规定几何形状，通常执行速度分析并且施加NMO (正常时差)校正以便在时间上校正每个记录道，从而考虑到由偏移距造成的信号到达时间延迟。在一些优选布置中，本发明可以最好地结合预处理步骤215，即结合或代替子波整形/ Vibroseis 相关步骤来使用，但是其当然可在此一般化处理方案中在别处使用。在初步叠加前处理完成之后，通常在产生叠加(或汇总)的数据体(步骤230)之前，对于未叠加的地震记录道上的地震信号进行调节。在图2中，步骤230包含典型“信号处理/调节/成像”处理程序，但是本领域技术人员将认识到许多替代过程可用于代替图中列出的过程。在任何情况下，从勘探工作者的观点来说，最终目标是产生叠加的地震数据体或在2-D数据的情况下产生叠加的地震测线以便用于勘探地表下的油气。如图2中进一步表明，叠加的地震数据体中的任何数字样本唯一地由(X，Y，时间)三联体来识别，其中X和Y坐标代表地表上的某一位置，并且时间坐标测量地震记录道中的所记录的到达时间(步骤240)。出于明确性的目的，应假设X方向对应于“并行测线”方向，并且Y测量对应于“横向测线”方向，术语“并行测线”和“横向测线”在本领域中普遍理解。虽然时间是优选并且最常见的垂直轴单位，但是本领域技术人员理解确定可以使用的其他单位可能包括例如深度或频率。另外，本领域技术人员熟知可以使用标准数学转换技术将地震记录道从一个轴单位(例如时间)转换成另一个轴单位(例如深度)。勘探工作者可以进行所得叠加数据体的初步判读250，其中他或她定位并且识别出现在数据集中任何地方的主要反射体和断层。然后可以进行叠加或未叠加地震数据的额外数据增强260和/或从其中产生属性(步骤270)。在许多情况下，地震工作者将鉴于从数据增强和属性产生步骤所获得的额外信息来重新审查他或她的初始判读(步骤280)。作为最终步骤，勘探工作者通常使用从地震数据收集的信息以及其它种类的数据(磁性勘测、重力勘测、资源卫星数据、区域地质学研究、钻井记录、井芯等)来找出促进油气产生、积累或迁移的地表下结构或地层特征(即前景产生290)。优选实施例根据本发明的第一优选实施例，提供将在单一记录活动期间触发的两个或多个震源分离的方法，其中邻近爆炸之间的相似性用于限制反演过程。首先转向图3和4，在优选的布置中，首先通过在具有勘探利益的目标上以2-D构造布置许多接收器310来收集混合震源陆上勘测。在一些优选实施例中，在勘测中可能只有少许或多达几千个接收器310。接收器310可以通过电缆连接至中央记录单元，它们可以使用无线传输来连接至中央记录单元，或每个接收器可以包含一些数量的内部数据存储器以便记录由此接收的地震信号。本领域普通技术人员非常熟悉这些种类的接收器变化形式。在优选的实施例中，长时间地连续记录接收器310。在一些变化形式中，可能记录接收器几小时、半天、一整天、好几天等。唯一的要求是记录必须捕获至少两个震源激发。这与通常地震勘测大不相同，其中在触发震源之后仅记录接收器几秒钟。在记录接收器的一段时间内，将触发勘测区域300中的不同位置处的许多震源320。在优选的实施例中，使用两个或多个震源。在海洋勘探的情况下可能使用两个震源，但显然有一些事项留待勘测设计者斟酌决定。此外并且优选地，震源触发通过随机时间段而在时间上分离。此外并且优选地，震源在时间上足够密集地触发以使得在爆炸之间存在一些重叠或混合。也就是说，例如在每个震源320是Vibroseis 单元的陆上勘测的情况下，预期震源触发在一些情况下可能间隔几秒钟。注意图3并非意图表明每个震源320同时被触发，而实际上被指明以便指示每个震源位于勘测区域300中的不同位置处。在一些勘测期间，可以使用十个和更多个不同的震源。作为可产生适合用于本发明的数据的勘探方法的一个实例，提请注意指名Howe为其唯一发明人的W02008/025986 (PCT/GB2007/003280)“Seismic Survey Method”,所述申请以引用的方式并入本文中，正如在此处被完整列出。Howe讨论了振荡器触发的交错触发的使用，其中在返回的地表下反射中存在某些重叠。当在海洋环境中获取数据时，优选的是注意使爆炸之间的时间间隔尽可能地具有随机性。更具体地说，虽然因为爆炸点处的确切到达时间至少在某种程度上是随机的，所以可以通过在适当位置处实施爆炸(即当船只到达预定位置时触发震源)来引入一定程度的随机性。然而，因为船只速度倾向于相对恒定并且爆炸点通常均匀间隔，所以这可能不是一个在触发时间中引入随机性的可靠方法。话虽这么说，但是当爆炸点之间的距离大时，仅仅在适当位置处实施爆炸也可以引入足够的随机性。爆炸之间的间隔的随机性优选地通过勘测中所关注的最低频率来控制，并且爆炸从有规律间隔的预期变化应该是至少一个或多个这样的波长。因此，如果所关注的最低频率产生长度大约200ms数量级的地震波，那么优选地爆炸间隔应为大约200ms加上可能也为大约200ms数量级或更多的一些随机量的数量级。当然，一种替代方案(即与船只的实际位置无关严格地在预定时间爆炸，也就是说“准时爆炸”)可能与仔细计划的勘测的成像目标相冲突。因此，混合途径是优选的。在一些优选的实施例中，随机间隔的爆炸时间和位置是预定的，其中实施爆炸的船只按照需要提高或者降低其速度以便在指定的时间处于选定的位置。在其它优选的实施例中，船只在适当的位置处实施爆炸，并且针对随机性对爆炸时间进行监测。在这种情况下，船只接近指定的位置，然后并非恰好在适当位置处引发爆炸，其向预期的到达时间添加或者减去一些时间量(例如随机产生的时间调整)以使得船只有意地稍微较早或者较迟地实施爆炸。应该选择时间调整以便确保爆炸时间的分布至少是近似随机的。另外，应该选择随机增量以使得船只处于意图爆炸点的某种规定距离容限内。最后，应该选择增量以使得最大延时不会干扰其它震源至下一个爆炸位置的移动。这可以例如通过检查从上一次爆炸起的延迟以便确保其不会过于接近先前爆炸之间的延迟或者通过保持追踪爆炸时间的分布以便检查和校正非随机模式来完成。优选地，控制空气枪或其它震源的软件需要确定船只的位置(例如通过GPS)、其预期到达时间，以及从先前的一个或多个爆炸起的时间以便产生至少是伪随机的爆炸触发时间(或爆炸时间间隔)的分布。当然，在优选的实施例中，这可以通过不允许两个以上爆炸重叠来完成。话虽这么说，本发明完全是一般性的，并且可以适应重叠的多个爆炸。再次转向图4，这个图概括地表明来自混合震源勘测的数据可能在可视化方式下展现的结果。每个接收器310产生长度可能潜在地为几十分钟或几小时(或几天等)的地震记录道(例如记录道405)。在这个图中，记录道405示意性地展示为包含来自四个不同震源激发的记录信号。与每个接收器310相关联的是地表上的位置。当已经由每个接收器310记录的信号被适当地布置和显示时，在优选的实施例中，产生3-D数据体，其中每个接收器310与“X”和“Y”位置相关联以便包括基于纬度和经度等的位置。优选地，在混合震源勘测期间，应观察和记录每个震源320的触发时间，这些震源可能位于接收器区域的内部或者外部。在图4中，T1和T2代表触发两个震源的已知时间(如从任意零时间所测量的)，其中参数“N”概括地指示震源触发后的时间长度(样本数量)，在此时间期间可以感测来自这个震源的从地表下岩石的反射。在这个具体实例中，并且如以下更详细地解释，两个震源触发来自同一震源(例如两个Vibroseis 扫描)以使得其在时间上不重叠。在这个布置中，干扰最有可能来自在所指示的时间窗期间触发或者具有在此同一时间间隔期间到达的地表下反射的其它震源。话虽这么说，如果来自同一震源的两个或多个震源触发在时间上重叠，本发明以同样的方式适用。现在转向本发明的数学理论的讨论，在第一个优选的实施例中，混合地震勘测可以在数学上由以下方程来表示d= T S m其中d是图4中示意性地示出的种类的记录数据，m是基于已经完全分离的震源触发的所需反射信号的集合(即“模型”响应)，S是通过要求邻近爆炸之间的相似性来限制求解的矩阵或运算子，并且r是描述个别震源的触发时间的混合或融合矩阵。在一些优选的实施例中，伽马矩阵由零和一组成，所述零和一的定位使得将每个爆炸引入数据矩阵d中的其适当的时间位置中。注意s可以是将邻近爆炸中的事件限制为相似或者相干的任何方法。S不限于在单一方向上应用，而是意图应用于所获取数据的全部维数(例如2-D、3-D、4-D等)。此外，不应当由先前的方程假设S—定是线性运算子。虽然在一些优选的实施例中，它是线性运算子，但在其它情况下这个变量代表非线性运算子或者它的线性化型式。在一个优选实施例中，S代表快速傅里叶变换(“FFT”)。对于不规律间隔的爆炸，S可以较好地通过离散傅里叶变换或者允许对爆炸进行不规律取样的某种其它方法来计算。本领域普通技术人员了解这种变换是如何计算的。与优选实施例紧密相关的途径是S代表曲波变换。如本领域普通技术人员所了解，然后可将阈值运算应用于曲波系数(而非像在傅里叶变换途径中那样应用于傅里叶系数)。在另一优选的实施例中，提供大致如以上所描述的本发明，但是其中反演不同的方程以便分离混合震源。在此变化形式中，将使以上提供的方程左乘以伽马转置以便产生Γ d= Γ Γ S m此途径的一个优势是包含混合震源的数据常常在处理中心以梳理数据的形式被接收，其中术语“梳理数据”应理解 为是指已经从连续记录中提取并且组织成各个爆炸的数据。在另一个优选的实施例中，混合地震勘测可以在数学上由以下方程表示W d=ff Γ S m其中d、m、S和Γ具有与先前指示相同的含义，并且其中矩阵W是任意权重矩阵。矩阵W的一个可能的用途可以是提供处理勘测中的振幅变化的系统性手段。举例来说，在图3中，较之于由距离更远的记录道所记录的信号，定位于爆炸320附近的接收器310倾向于具有较高振幅的信号。W矩阵可以用于校正爆炸与接收器的接近度，并且建立相等振幅或接近相等振幅的记录道。当然，如果W选择为恒等矩阵，那么将获得先前提供的未加权的方程组。一般来说，权重和限制可以用于改善结果的质量或者加速收敛速率。举例来说，要求求解为零以上的震源触发的首先到达时间是可以引入的一个自然限制。图9和10包含本发明的优选实施例的高级操作逻辑。图9示出适合于在混合勘测的震源是地震振荡器(例如Vibroseis 助测)时使用的优选的逻辑。如在这个图中所指示，作为第一个优选的步骤910，根据别处讨论的方法，使用振荡源来获取数据。然后优选地将所得混合数据集去卷积以便从记录道中去除震源特征/扫描信号(步骤915)。虽然交叉相关性通常用于从所记录的地震数据中去除震源特征，但是本发明人优选去卷积，因为它倾向于更忠实地保留地震振幅。话虽这么说，本领域普通技术人员认识到当然可以替代性地使用振荡器导频信号与所记录的地震数据的交叉相关性。另外，应注意本发明可以在不去除震源特征的情况下来实施(即如在图10中将数据作为冲击性数据来处理)。然而，在这种情况下，作为振荡器数据的通常处理程序的一部分，震源特征可能在获得收敛之后被从所分离的爆炸中去除。接着并且优选地，通过使用伽马矩阵将所选择的爆炸移位至零时间(步骤920)。这可以很容易地通过参考在勘测期间所记录的每个震源的已知触发时间来完成。当然，应注意这个时间移位(以及本文别处讨论的其它时间移位)并非本算法的必要步骤，而是仅出于计算方便目的来进行的。话虽这么说，当然优选的是记录道被提取并且被重新定位(或者以其他方式标记为经过重新定位)至所选择的爆炸的真实零时间，并且随后被移位返回到由其在现场记录中的存在所表示的其获取的实际时间。接着优选地应用相干性限制(步骤925)。在优选的实施例中，并且如以下更详细描述，这将涉及一维度或多维度傅里叶变换、阈值至所得傅里叶系数的应用和反变换，如结合以下图8步骤820、840和855所描述。话虽这么说，存在施加这种相干性限制的许多替代性方法，包括但是不限于应用FX去卷积、倾斜叠加、曲波等。一般来说，此步骤的目的是以不相干噪声为代价来增强记录道中的相干信号，其中与所选择的爆炸相关联的反射可能是记录道中最大的振幅相干事件。接着并且优选地，将每个选定爆炸的经过处理的型式移位返回到其初始时间并且与其它重新组合(步骤930)，当然假设已经执行步骤(915)的可选时间移位。另外，在振荡器震源的情况下这当然是优选的，扫描信号与先前去卷积的数据卷积在一起。另外，优选的是使用例如如以下结合步骤885所讨论的最小平方或共轭梯度方法将选定爆炸的模型加以更新(步骤940)。如果爆炸的分离是可接受的(决策项目945的“是”分支)，那么本方法将优选地将分离的爆炸写入至输出(步骤950)。否则，优选地如在图9中所指示来重复先前的步骤直到分离是可接受的为止。注意出于本公开的目的，本文中使用术语“单一震源记录道集”来指代已经根据本文中教导的方法从混合震源记录道集中至少近似地分离的震源激发(爆炸、振荡器、空气枪等)。接着转向图10，当震源是冲击性震源时(例如炸药或者在陆地上使用单一常见Vitooseis扫描或者在近海处使用空气枪等所获取并且相关联的数据)，优选地遵循相似的程序。如前所述，第一个优选步骤是获取混合震源勘测(步骤1010)。接着，优选地将选定的爆炸移位至零时间(步骤1015)。接着并且优选地，将相干性限制应用于数据(步骤1020)，如以下更详细讨论。接着，优选地将选定的爆炸移位返回至其初始时间并且组合在一起(即将爆炸前向混合一步骤1025)。然后优选地将模型更新(步骤1030)，如果爆炸的分离不是可接受的(决策项目1035)，就重复前面的过程。否则，优选地将分离的爆炸写入至输出(步骤 1040)。图8包含适合用于本发明的更详细的逻辑。本发明的优选的实施例由根据先前讨论的程序开始于混合震源地震勘测的收集。话虽这么说，应当指出并且记住存在设计和收集混合震源勘测的许多方法，以上给出的实例不用来限制本发明的适用范围。所有需要的是所记录的地震数据包含具有在时间上重叠的返回反射(或地表波等)的至少两个震源触发。优选地，出于数据收集效率的目的，使用至少两个不同的震源(例如两个不同的振荡器等)。另外，应注意本方法也可以直接应用于海洋勘测。举例来说，不同的震源可以由不同的船只来拖动，所述船只全部在相同地震检波器拖缆中引发。或者，单一震源可以快速连续地引发爆炸等。混合震源输入数据一其最初指定至图8的输入缓冲器(步骤805)—可以用概念的方式解释为与图4的3-D数据集相似。另外注意在优选的实施例中，一次处理一个单个接收器以便减少计算机存储器要求，并且允许所述方法在许多接收器上并行实施。作为下一个优选的步骤，选择震源之一(例如特定的振荡器、空气枪等)(步骤810)。注意在第一次通过图8的逻辑之后，随后的通过将选择其它震源以及与其相关的接收器和地震记录道。接着，优选地将与所选震源相关联的所有爆炸从输入缓冲器中提取出(步骤815)并且移位至零时间(步骤818)。图4概念性地示出了如何进行这一步骤。如这个图中所指示，出于说明的目的，应该假设所选震源在邻近的位置触发两次在时间T1触发一次，在时间T2再触发一次。在这种情况下，在时间T1开始并且持续一段预定时间(例如10秒钟)，优选地从勘测400中提取数据的水平(时间切片)数据体，所述数据体包括“N”个样本。当然，应注意由于时差，与同一震源触发相对应的信号取决于其与爆炸的距离将在不同的记录道上在不同的时间出现，但如此进行调节完全在本领域普通技术人员的技能范围内。此步骤产生地震数据体410。继续进行先前的实例，然后执行相似的操作以便产生在时间T2开始的数据体420，出于说明的目的，它也包含“N”个样本。当然，应该注意在事实上每个数据体的时间范围(样本数量)可能是不同的(例如如果振荡器针对一个震源触发使用一个扫描模式，而针对另一个震源触发使用较长或者较短的扫描)。话虽这么说，仅出于说明的目的，应假设每个数据体在持续时间上是“N”个样本，其中N被选择为包括由在近和远偏移距两者处所定位的接收器记录的全部震源触发。出于在以下讨论中清楚的目的，这些数据体被称为爆炸记录道集或爆炸记录，因为每一个包含来自于所选择的震源激发的地震能量。当然，在混合震源勘测中，来自于其它/未选择的震源触发的能量预期也会存在于每个爆炸记录道集中。每个爆炸记录道集410 / 420包含许多个别地震记录道。另外，应该注意虽然在图4中仅示出两个震源触发，但是事实上在实际混合震源勘测期间通常从每个震源获得更多个这样的触发。最后，应注意每一个所提取的数据体通常包含来自于其它(未选择)的震源触发的反射，这些反射通过以下讨论的方法来衰减。优选地，作为下一个步骤，从勘测中的接收器(例如图3的接收器310中的一个)之中选择第一个或下一个接收器(步骤830)，优选的目标是按顺序依次处理勘测中的每一个接收器。接着并且优选地，对于与所选定的接收器相关联的所提取的爆炸数据体(例如爆炸记录道集410和420)中的所有记录道进行访问(步骤835)。这个步骤在概念上在图5中示出。在这个图中，在数据体410中识别与所选择的接收器(X1, Y1)相对应的记录道415，并且在数据体420中识别由同一接收器(X1, Y1)记录的另一个记录道425。优选地，将所识别的记录道415和425组合以便形成共同接收器记录道集610(参见图6)，虽然本领域普通技术人员认识到这些记录道实际上不需要如以下所讨论一起移动到连续存储器中以便进行操作，但是实际上如通常情形那样可以在原位进行操作。然而，如果假设记录道415和425已经从其初始存储位置中移出，并且如在图6中示意性地指示，已经在接收器记录道集610中组合，那么就要对以下讨论进行阐明。接着，优选地将相干性限制应用于所选择的接收器记录道(即步骤820、840和855)。注意，虽然优选的相干性限制涉及计算2D或较大的傅里叶变换(步骤820)、对于变换系数进行阈值处理(步骤840)和反向傅里叶变换(步骤855)，但是存在完成这一目标的其它方法。也就是说，诸如FX去卷积、曲波变换、倾斜叠加、中值叠加/滤波、主要成分分析等的已知操作可以替代性地用于以诸如噪声尖峰、来自未选择的爆炸的反射等的不相干能量为代价来增强所选择的记录道的相干性。鉴于类似于F X去卷积的方法计算相对快的事实，它们尤其适合用作阈值处理的替代方案。本领域普通技术人员容易认识到可以潜在地对于变换(或未变换)的数据进行许多操作以便对于所提取的混合数据施加相干性条件，唯一的要求是这种操作必须倾向于抑制在各个记录道之间不相干的任何能量，并且倾向于保留相干能量，尤其是保留与噪声相比在振幅上相对大的相干能量。出于本公开的目的，将阈值应用于地震记录道应该理解为是指将地震记录道中的全部或者一些数字值与预定值，即“阈值”相比较。大于阈值的那些值优选地保持未变化，而小于阈值的那些值优选地在记录道中由零或者某个其它优选为小的恒定值来替换。注意在优选的实施例中，所采用的阈值优选地对于早期的几个迭代来说相对大(即只有相对大的数值未变化地通过)并且随着迭代计数增加减小至零，从而使得在过程进行时允许更多的傅里叶系数通过。这允许最强并且最相干的能量在早期的迭代中通过，而较弱和小的相干能量在稍后的迭代中通过。优选地，在早期的迭代中，选择阈值以使得非常小百分比的变换数据值保持未变化(例如几个百分点)，而其余部分设定为等于零。最后的一个或多个迭代优选地以等于零的阈值来进行，以使得所有傅里叶变换值都通过。在另一个优选的实施例中，将阈值设定为使得在“iter”迭代期间大约(1- (iter/niter)) *100%的数据值设定为等于零，其中“niter”是迭代的预计数目。因此，如果“niter”是33，那么大约97%的值将在第一个迭代期间归零。现在回到步骤820，优选地每个所提取的接收器数据体/记录道集中的记录道借助于离散傅里叶变换来变换，以便产生傅里叶变换数据集。通常，这种变换通过快速傅里叶变换来实施，快速傅里叶变换这一术语为本领域普通技术人员所已知。注意，虽然优选地使用FK变换(S卩2D变换)，但是取决于所使用的相干性标准可以使用多达5-D变换。作为下一个优选步骤840，接收器记录道集610中的相干能量以不相干能量为代价而得以增强，优选地这是通过如先前所描述地对地震数据进行阈值处理来实现的。注意这个步骤在概念上对应于先前方程中的矩阵S的应用。现在，优选地将经过阈值处理的数据反变换至时间/偏移距域(步骤855)。优选地，接着进行关于这是否是意图用于处理的最后一个接收器的确定(决策项目850)，如果不是这样，那么所述方法将转移回到步骤830并且重复以下步骤。如果选择的爆炸中的所有接收器已经被处理(决策项目850的“否”分支)，那么将接收器记录道集(事实上或者实际上)重新组合成数据体。接着，优选地将经过反变换的所处理的爆炸记录时间移位返回到其初始时间(SPT1和T2)并且优选地通过加法并入输出缓冲器中(步骤860)。这个步骤对应于先前方程中的伽马矩阵(Γ )的应用并且概念性地通过图7来示出，其中通常与初始地震勘测400的输出缓冲器的尺寸相同的输出缓冲器700已经做好准备以便接收经过处理的爆炸记录710和720。如本领域普通技术人员所容易理解，经过处理的爆炸记录710和720将优选地汇总至700的对应记录道中。优选地，接着进行关于是否存在待处理的其他震源的确定(决策项目870)。如果存在待处理的一个或多个震源，本发明优选地返回到步骤810，否则本发明优选地移至步骤875。作为下一个优选步骤875，本发明优选地通过计算两个数组之间的差异来将输出缓冲器与输入缓冲器进行比较。按照本实例，将经过处理的数据700(即根据当前模型估计计算的地震响应)从输入数据400中减去，两个矩阵之间的差异在下文中称为“残值”(步骤875)。现在，如果残值(矩阵)在某种意义上为小(决策项目880)，其中“小”应理解为在某种程度上是矩阵中的尺寸要素的数值度量，本发明优选地停止，接着将包含分离爆炸(m)的经过更新的输出缓冲器700 (步骤885)进一步处理以便用于勘探中。在优选的实施例中，继续迭代直到残值等于零或者非常接近于零为止。另一方面，如果先前的 步骤未产生爆炸的令人满意的分离，就将模型更新(步骤885)，并且优选地再次执行以上过程的迭代。更具体地说，优选地执行共轭梯度计算以便改善输出缓冲器700中所包含的估计。本领域普通技术人员认识到如何使用输入缓冲器(初始勘测数据)、分离的爆炸矩阵的最佳估计和残值矩阵来进行计算。当然，共轭梯度只是可以用于更新模型矩阵的许多优化方案中的一个。例如，共轭梯度基本上是L2 (B卩，最小平方)途径并且可以类似地使用替代规范(例如，LI)。在实践中，已经确定步骤810至880的几百个(优选数量为270个)迭代通常产生令人满意的分离。根据另一个优选实施例，提供大致与以上教导的方法类似的方法，但是其中使用衰减噪声并且增强邻近爆炸的相干能量的替代方法。在一个优选实施例中，图8的步骤840如下执行。优选地，与所选择的爆炸/接收器相关的记录道经过变换以便产生完全4-D变换。也就是说，对于ID变换提取地震记录道的每个频率切片执行2-D水平变换，从而产生如本领域中熟知的3-D变换爆炸数据体。随后优选地进行结合步骤835所描述并且组合的(并且通过图6的记录道集610示意性地表示的)种类的每个共同接收器记录道集的ID (水平)变换，所述记录道集是通过采用来自每个3-D变换爆炸记录道集(即，与爆炸记录410和420类似的数据体)的记录道来形成。先前操作产生与当前震源相关的输入数据的4-D变换。同样地，操作可在通过其它偏移方向上添加另一个傅里叶变换来延伸至5-D。注意虽然本发明按照以上2-D水平变换窗口来描述，但是取决于不同情况优选地使用2-D或3-D窗□。接着，并且优选地，对4-D变换数据以先前讨论的方式进行阈值处理。也就是说，在优选的布置中，将某一百分比的最少(例如，复合振幅)变换值设定为等于零。当然，也可使用确定阈值(例如，数据集中的某一百分比的最大振幅)的其它方法并且本领域普通技术人员能够很容易地设计这种方法。例如，可选择阈值以使得4-D变换数据集中的最少90%的值等于零，但是本领域普通技术人员将认识到所使用的实际百分比可能需要根据不同的情况向上或向下调整以便获得针对具体勘测的最佳结果。最后，经过阈值处理的数据经受反向4-D变换以便在(X，Y，时间)域中使数据返回到爆炸记录道集，此时本算法优选地继续进行步骤850。注意上述讨论最适合用于冲击性震源数据。修改前述内容以便对振荡器数据起作用是直截了当的。再次回到图8，出于说明的目的假设一个或多个震源是地震振荡器。在这种情况下，导频或类似信号通常可用于每个震源激发(即，扫描)。如本领域普通技术人员熟知，通常在处理程序早期将导频信号与数据相关联。在图8的情形中，优选地结合步骤815或步骤818将导频信号去除。也就是说，在选择给定震源的爆炸后，将与爆炸相关的导频信号优选地从数据中去卷积(或类似地去除)。然后，本方法使用利用震源特征加以去除的数据优选地在未修改的情况下继续进行直到到达步骤860为止，此时优选地将导频信号重新引入数据中(例如，通过卷积)以使得输出缓冲器包含可与初始数据记录道比较的数据。本领域普通技术人员将认识到其它震源特异性特征问题可类似地通过如上所述地去除特征并且稍后在将经过处理的爆炸记录混合回到输出缓冲器中之前将其重新引入来解决。最后，本文教导的方法可被认为广泛涵盖两种途径建设性途径和解构性途径。在“建设性”途径中，本方法 优选地逐个频率地建立被分离的地震信号。在“解构型式”中，起始点优选地是完全(混合)数据集并且将干扰噪声连续地去除直到只有完全分离的模型数据保留为止。使用先前提供的变量定义，建设性型式(“型式A”)的优选最小操作逻辑可如下表示(i)m=0(ii)dp=0(iii) dr=d-dp(iv)mp=r，dr(V ) m=m+mp(vi)m，=FFT (m)(vii) mp’ =阈值(m，)(Viii)Iiip=FFjT1 (mp，)(ix) dp= Γ mp(X)如果需要更多迭代,转到(iii)。类似地，用于解构型式(“型式B”)的优选最小操作逻辑可记录如下(i ) m=0(ii)d=记录的数据(iii)dm=r’d(iv) dm，=FFT (dm)(V) mp’ =阈值(dm，)(Vi)Iiip=FFjT1 (mp，)(vii) dp= Tmp(viii) d=d-dp(ix) m=m+mp(X)如果需要更多迭代，转到(iii)，其中这些矩阵的定义与先前提供的那些定义相同。应当指出的是上述型式A倾向于与POCS (即，“凸集投影”)插值法类似，这种类似之处在于其通过迭代将模型m拟合至数据d来构建所需输出m。型式B是类似的，但是也可与防渗傅里叶变换插值法相比，这种可相比之处在于其将记录数据d解构至模型m中直到d零为止。型式A可能或许比型式B更强，因为型式A可能更具有自校正性。但是型式B可能允许更好的分离，因为其将相干性标准应用于残值模型而非总模型。型式B可能需要双倍精度的计算，尤其在需要许多迭代时更是如此。结论虽然以上教导的共轭梯度反演方法是优选途径，但是也可使用反演方法。具体地说，可替代地使用POCS (凸集投影)方法，其使得所述方法看起来更像信号处理技术。来自邻近震源的数据应为相似的限制为POCS方法所要求的一种限制。在其它优选实施例中，最陡下降或类似梯度下降算法可用于代替共轭梯度。本领域普通技术人员将认识到共轭梯度(或维纳-莱文森(Weiner-Levinson))方法实际上是L2。这直接表 明其在一些情况下可能适用于最小化LI或替代地最小化其它规范。例如，熟知迭代再加权最小平方(“IRLS”)提供用于计算最小化问题的LI(或其它较强)规范解的算法并且这可能似乎在本情况中是优选的。然而，经验已经显示经由IRLS计算的对反演方程求解的LI途径可能不总是给出最佳结果。使用获得接近LO解的解的凸集投影(“POCS”)途径至少在一些情况下可能是计算此数量的更好方法。虽然本发明优选地通过对d=r Sm形式的方程组求解来使勘测数据反演，但是在一些优选实施例中可以采用不同途径来分离震源激发。例如，在一个优选实施例中，方程如下求解·
d=(r)m，以及0= (S，)m,其中d如前所述为混合勘测数据，Γ是混合矩阵，并且S’是使m的不相干部分通过的相干性标准，并且m是所需分离数据。虽然这并非优选途径，但是对m求解产生所寻找的反演/分离数据。作为以上表明的改善数据相干性的滤波方法的其它替代方案，本领域普通技术人员将认识到不同拉冬(Radon)变换、PEF (即，预测误差滤波器)、KL滤波、子波、曲波、seislets, SVD (即，奇异值分解)是可以用于代替阈值处理的增强相干事件的其它熟知方法。在一些优选实施例中，修改相干性计算以便预测m的预期运动学。例如S可确定为倾斜滤波器以便增强来自索缆前侧的能量与来自索缆背侧的能量的分离，或来自索缆的一个侧面的能量与来自另一个侧面的能量的分离等。矩阵S通常是应用于共同记录道(接收器)或共同偏移距域中的2-D滤波器，所述偏移距域通常是记录道的2-D集合。在这种情况下，干扰以2-D数据集中的噪声记录道的形式出现。然而，如果S被配置为3-D滤波器/矩阵，此干扰以3-D数据体中的平面形式出现，而非2-D数据体中的尖峰形式出现。在4-D数据体中，S呈现4-D数据体中的3-D干扰，并且在5-D或较高数据体中也是如此。在2-D和3-D相干性计算中，干扰可能限于数据体中的个别记录道，并且此干扰通常以2-D或3-D数据体中的高振幅点形式出现，并且所关注的反射信号以2-D数据体中的测线形式和3-D数据体中的平面形式出现。在4-D情况下，点成为4-D数据体中的测线，并且反射信号以4维数据体中的3-D数据体形式出现。在5-D情况下，干扰噪声将通常预期以5-D数据体中的平面形式出现，并且反射信号采取5-D数据体中的3-D数据体形式。在三维之后，噪声与信号的维数比可能未改善，尽管在特定情况下(取决于数据、勘测参数等)，较高维度相干性计算可能是有利的。计算S的优选维数取决于干扰噪声与信号的比率，该比率进而取决于数据量的大小和此数据体内部的噪声配置。通常情况下，较高维度数据体增加待分离的信号的稀疏性，但是实际问题(可计算性和数据体大小)可能限制本发明在与可用的最高维度一起使用时的适用性。S的形式可能成为涉及信噪比、取样和勘测几何学的折衷。为了降低来自爆炸的干扰在所考虑的一组爆炸中不会产生相干事件的可能性，震源优选地在相对于彼此的随机时间触发。当地震记录针对每个震源的零时间(即，触发时间)进行校正时，与这个震源相关的反射倾向于为相干的，但是因为爆炸之间的延迟是随机的，所以来自干扰震源的能量倾向于为不相干的(即，反射将部署排列好的)。当然，可能需要检查使用随机开始时间收集的数据以便避免偶然产生伪相干性的情况。
虽然连续取样可简化这个问题，但是具有约几百毫秒的随机时间延迟的海洋震源可能不需要连续记录。处理此情况的简易方法是具有固定长度的输出记录，所述固定长度是所记录的最大记录长度减去最大延迟时间。数据未完全经过预测，但是在所关注的时间进行预测应具有良好效果。虽然输出记录长度限于以上说明的记录长度，但是只要爆炸时间被记录，就可重建连续记录，或其在反演中所涉及的至少一部分。与每个爆炸可能处于随机时间的同时震源获取的更一般形式形成对照，海洋拖缆勘测可能具有限于大约一秒以下的随机时间延迟。由于海洋勘测倾向于不具有与很弱信号重叠的很强信号，因此在记录的稍晚部分中的数据可按比例扩大以便改善反演的收敛。也就是说，因为优选反演从最高振幅事件进行至最低振幅，所以浅的反射在首批迭代中加以分离，并且更深反射上的弱振幅在稍晚迭代中分离。按比例扩大深层次的数据将使得浅的和深的反射体同时得以分离。当然，实施此按比例缩放的方法为本领域普通技术人员所熟知。在连续记录的情况下，可从连续记录的数据中提取的记录道长度没有自然限制。此情况的令人关注的方面是单一震源可更频繁地引发爆炸。在海洋情况下，假设气枪可足够快速地增压，震源触发可例如每三秒钟启动一次，但是所提取的记录道长度可能是六秒或更多。假设以这种方式记录的数据可如本文讨论那样来有效地加以分离，那么此途径将允许爆炸间隔较近，同时维持船只的速度。尤其相对于4-D (时间推移)勘测，本发明允许勘探工作者对地震记录的时间长度与具有爆炸之间的更长时间的成本进行平衡。获得低噪声的数据在4-D勘测中是尤其重要的，其中目标可能是通过将较早勘测与较晚勘测比较来识别地表下反射性的非常微细的变化。当每个勘测具有从先前爆炸添加的噪声时，此噪声倾向于在差异测量中出现并且可遮蔽通常很微弱的时间推移测量。话虽这么说，在一些情况下，从同时发生的震源勘测中提取的数据可能比从传统单一震源勘测中获得的数据更精准，当计算这种分离所耗费的时间延长时情况尤其如此。一般情况下，应注意所有实际地震获取在事实上都是同时发生的震源获取，但是当数据未作为同时震源加以处理时，就要采取简化操作并且进行关于噪声强度的假设。另外，当多个(不相关的)地震队同时在同一区域中行动时所导致的干扰是一个棘手的问题。这些队伍之间的协作一通常在竞争性利益的支配下一不可避免地意味着当一个队伍实施爆炸时另一个队伍就要停工。然而，当从本发明的观点来看，只要这些未预定的爆炸可以相对于其精确的位置(坐标)以及震源触发时间加以确认，那么就可以如本文中所教导的那样潜在地将它们加以去除。在给定这两个参数(还可能有震源特征)的情况下，就可以如先前所描述的那样将与外来队伍的爆炸相对应的信号加以分离和去除。这一过程通常根据图8的逻辑来进行，其中根据本领域普通技术人员熟知的方法使用第三方爆炸的时间和位置来计算每个地震记录道上的实际到达时间(例如用于在步骤818中使用)。虽然干扰爆炸的长距离和有限方向性倾向于限制所分离的数据的有用性，但是在一些情况下这种能量事实上可能证明是有用的，并且可以提供用于在成像、速度确定等中使用的长偏移数据。最后，应注意有关各方交换爆炸坐标和时间信息可能是可接受的，因为这些数据不一定提供对于勘测的最终目标的太多的洞察。此外，所有有关各方将在缩短的现场时间中获益，这再次支持了进行这种类型的交换。
另外，应注意当对特定类型的记录道(例如爆炸记录道集)执行操作时，通常不需要将这些地震记录道一起加载至存储器中(例如通过分拣)以便对它们应用多记录道处理。因此，在以上公开以及以下权利要求中，当声称对记录道集(例如爆炸记录道集、接收器记录道集等)进行组合或访问以便进一步进行处理时，这些措辞应该在其最广泛的含义上理解以便涵盖包括记录道集的记录道在适当的位置上或在运作过程中接受处理的不同情况。因此，可能不需要数据的分拣或其它布置。此外在一些优选的实施例中，本发明适合用于VSP、检验爆炸或类似的井下勘测。作为说明，本领域普通技术人员理解VSP获取在钻机停机时间方面可能是代价极为高昂的。利用重叠震源实施较快VSP爆炸可以用于显著地降低此类勘测的成本。因此，当本文中使用短语“混合地震勘测”时，这个短语应该广泛地理解为包括陆上和海洋2D和3-D探测以及VSP、井间勘测等。本领域普通技术人员认识到虽然优选实施例使用基于标准正弦和余弦的傅里叶变换(以及其相关的变换和/或频谱值)，但是这并不是绝对的要求。事实上，存在可以替代性使用的许多基础函数。所有需要的是地震数据可以根据这种函数的系数来表达。举例来说，在一些变化形式中，代替基于傅里叶的频率分析，可以使用某种其它函数(例如沃尔什(Walsh)变换、子波变换、拉冬变换等)。本领域普通技术人员容易明白出于噪声衰减的目的如何以与先前讨论的傅里叶系数相同的方式来使用这些系数。因此，当在本文中使用术语“频谱”、“振幅谱”或“傅里叶分量”时，这些术语应广泛地理解为包括可用于至少近似地重构地震数据的来自离散变换(正交变换或其它变换)的系数的任何集合，根据所述地震数据可以计算所述变换。此外在先前的讨论中，已经在对于常规地震数据所执行的操作方面来进行语言表述。但是本领域普通技术人员应理解本文描述的本发明可以有利地用于其它学科领域，并且用于找出除油气以外的其他地表下物质。仅作为举例，本文描述的所述途径可以潜在地用于处理和/或分析多分量地震数据、剪切波数据、转换模式数据、井间勘测数据、VSP数据、全波形声波测井记录、受控震源或其它电磁数据(CSEM、t-CSEM等)或任何上述项目的基于模型的数字模拟。另外，以下要求保护的方法可以应用于这些所述数据记录道的数学变换型式，包括例如经过滤波的数据记录道、经过迁移的数据记录道、频率域傅里叶变换数据记录道、通过离散正交变换进行的变换、瞬时相位数据记录道、瞬时频率数据记录道、正交记录道、分析记录道等。总之，本文公开的过程可以潜在地应用于广泛多种类型的地球物理时间序列，但是优选地应用于空间上相关的时间序列的集合。虽然本发明已经在本文中参照某些优选的实施例相对于其附图来描述和说明，但是本领域技术人员可以对此作出除了本文所示出或表明的变化和改进以外的各种变化和进一步改进，而不脱离本发明概念的精神范围，本发明概念的范围由以下权利要求书来确定。
权利要求
1.一种在包含可促进油气的存在、迁移或积累的结构或地层特征的地表下的区域上方进行地震勘探的方法，其中提供了包含至少两个干扰性震源激发的混合震源地震勘测，所述方法包括以下步骤 Ca)在计算机中，访问所述混合震源地震勘测的至少一部分； (b)选择所述至少两个干扰性震源激发中的一个； (c)获得选定的所述至少两个干扰性震源激发中的一个的至少触发时间和位置坐标； (d)使用所述选定的所述至少两个干扰性震源激发中的一个的至少所述触发时间和所述位置坐标，使用稀疏反演将所述选定震源激发从所述至少两个干扰性震源激发中分离出来，从而产生至少一个单一震源记录道集；以及 (e)使用所述至少一个单一震源记录道集，在地表下的所述区域内勘探油气。
2.根据权利要求1所述的地震勘探方法，其中所述至少两个干扰性震源激发由同一震源产生。
3.根据权利要求1所述的地震勘探方法，其中在所述至少两个干扰性震源激发中的每一个之间存在时间间隔，并且其中所述时间间隔是随机时间间隔。
4.如权利要求1所述的方法，其中步骤(d)包括以下步骤 (dl)对于多个不同震源激发执行至少步骤(b)、(C)和(d)多次，从而产生多个单一震源记录道集，以及 并且其中步骤(e)包括以下步骤 (el)使用所述多个单一震源记录道集，在地表下的所述区域内勘探油气。
5.如权利要求1所述的方法，其中步骤(d)包括以下步骤 (dl)使用所述选定的所述至少两个干扰性震源激发中的一个的至少所述触发时间和所述位置坐标，通过对针对矩阵m的以下方程求解，使用稀疏反演将所述选定震源激发从所述至少两个干扰性震源激发中分离出来，从而产生单一震源记录道集d= r S m， 其中 m是所述单一震源记录道集， d是记录的地震数据的矩阵表示， S是描述邻近爆炸之间的相似性的矩阵或运算子，以及 r是定义个别震源的混合或融合的矩阵。
6.如权利要求1所述的方法，其中步骤(d)包括以下步骤 (dl)使用所述选定的所述至少两个干扰性震源激发中的一个的至少所述触发时间和所述位置坐标，通过对针对矩阵m的以下方程求解，使用稀疏反演将所述选定震源激发从所述至少两个干扰性震源激发中分离出来，从而产生单一震源记录道集 W d=WTS m, 其中 m是所述单一震源记录道集， d是记录的地震数据的矩阵表示， S是描述邻近爆炸之间的相似性的矩阵或运算子， r是定义个别震源的混合或融合的矩阵，以及W是已知的权重矩阵。
7.—种在包含可促进油气的存在、迁移或积累的结构或地层特征的地表下的区域上方收集海洋地震数据的方法，所述方法包括以下步骤 (a)选择多个爆炸位置； (b)触发与所述多个爆炸位置中的第一个接近的第一个震源； (C)在所述第一个震源触发之后的一定时间间隔处触发与所述多个爆炸位置中的第二个接近的第二个震源，所述时间间隔至少近似地是随机时间间隔，并且所述时间间隔足够短以使得所述第一个震源触发与所述第二个震源触发互相干扰； (d)通过至少一个地震接收器来记录所述第一个震源触发和所述第二个震源触发； Ce)执行步骤(b)和(C)多次，从而获取混合震源地震勘测，在所述混合震源地震勘测中包含至少两个干扰性震源激发； Cf)在计算机中，访问所述混合震源地震勘测的至少一部分； (g)选择所述至少两个干扰性震源激发中的一个； (h)使用稀疏反演将所述选定震源激发从所述至少两个干扰性震源激发中分离出来，从而产生单一震源记录道集；以及 (i)使用所述单一震源记录道集，在地表下的所述区域内勘探油气。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一个震源与所述第二个震源是同一震源。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述多个爆炸位置中的所述第一个与所述多个爆炸位置中的所述第二个是同一爆炸位置。
10.如权利要求7所述的方法，其中步骤(h)包括以下步骤 (h)通过对针对矩阵m的以下方程求解，将所述选定震源激发从所述至少两个干扰性震源激发中分离出来，从而产生单一震源记录道集d= r S m， 其中 m是所述单一震源记录道集， d是记录的地震数据的矩阵表示， S是描述邻近爆炸之间的相似性的矩阵或运算子，以及 r是定义个别震源的混合或融合的矩阵。
11.如权利要求7所述的方法，其中步骤(h)包括以下步骤 (hi)使用所述选定的所述至少两个干扰性震源激发中的一个的至少所述触发时间和所述位置坐标，通过对针对矩阵m的以下方程求解，使用稀疏反演将所述选定震源激发从所述至少两个干扰性震源激发中分离出来，从而产生单一震源记录道集 W d=WTS m, 其中 m是所述单一震源记录道集， d是记录的地震数据的矩阵表示， S是描述邻近爆炸之间的相似性的矩阵或运算子， r是定义个别震源的混合或融合的矩阵，以及 w是已知的权重矩阵。
全文摘要
本发明是一种使用反演型途径来分离同时发生的震源的方法。每一个震源优选地在相对于其它震源的随机时间处进行触发。这些随机延迟倾向于使得震源之间的干扰不相干，同时反射在一系列爆炸中产生相干事件。爆炸分离通过数值反演过程来进行，该过程利用每个爆炸的扫描、每个爆炸的开始时间和邻近爆炸之间的反射事件的相干性。这种方法的实施使得可以更快更廉价地获取地震勘测。
文档编号G01V1/00GK103069303SQ201180038938
公开日2013年4月24日 申请日期2011年7月26日 优先权日2010年8月6日
发明者雷蒙德·L·阿布马 申请人:Bp北美公司