Понижение уровня шума с использованием данных вращения

Понижение уровня шума с использованием данных вращения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Сейсморазведка используется для выявления подземных элементов, таких как месторождения углеводородов, пресноводные водоносные пласты, зоны нагнетания природного газа и т.д. При сейсморазведке источники сейсмических сигналов размещаются в различных местах на поверхности земли или на морском дне, при этом источники сейсмических сигналов приводятся в действие, чтобы генерировать сейсмические волны, направленные в подземную структуру.

[0002] Сейсмические волны, сгенерированные источником сейсмических сигналов, распространяются в подземную структуру, при этом часть сейсмических волн отражается назад к поверхности, чтобы быть полученной сейсмическими датчиками (например, геофонами, акселерометрами и т.д.). Эти сейсмические датчики вырабатывают сигналы, которые представляют детектированные сейсмические волны. Сигналы от сейсмических датчиков обрабатываются с целью получения информации о содержании и характеристике подземной структуры.

[0003] Типичная компоновка для проведения сейсморазведки наземного базирования включает ввод в действие массива сейсмических датчиков на поверхности земли. Проведение разведки с базированием на море, как правило, включает ввод в действие сейсмических датчиков на морском сейсморазведочном кабеле или придонном кабеле.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] В общем случае, согласно некоторым вариантам воплощения, способ включает получение от сейсмического датчика измеренных сейсмических данных и получение данных вращения, представляющих вращение относительно, по меньшей мере, одной определенной оси. Данные вращения комбинируются, используя адаптивную фильтрацию, с измеренными сейсмическими данными с целью понижения уровня, по меньшей мере, части компоненты шума в измеренных сейсмических данных.

[0005] В общем случае, согласно дополнительным вариантам воплощения, изделие, включающее, по меньшей мере, один машиночитаемый носитель информации, хранит команды, которые, по мере выполнения, приводят к тому, что система, имеющая процессор, предназначенный для получения сейсмических данных, измеренных с помощью сейсмического датчика, получает данные вращения, представляющие вращение относительно, по меньшей мере, одной определенной оси, и комбинирует, используя адаптивную фильтрацию, полученные сейсмические данные и полученные данные вращения с целью осуществления понижения по меньшей мере части компоненты шума в полученных сейсмических данных.

[0006] В общем случае, согласно другим вариантам воплощения, система включает носитель информации, предназначенный для хранения сейсмических данных, измеренных с помощью сейсмического датчика, и данных вращения, и, по меньшей мере, один процессор, предназначенный для применения адаптивной фильтрации с целью комбинирования сейсмических данных и данных вращения для устранения, по меньшей мере, части компоненты шума в сейсмических данных.

[0007] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения данные вращения измеряются с помощью датчика вращения.

[0008] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения комбинирование комбинирует данные вращения, полученные отдельно от датчика вращения, с сейсмическими данными, полученными отдельно от сейсмического датчика, с целью осуществления понижения, по меньшей мере, части компоненты шума.

[0009] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения данные вращения оцениваются, исходя из измерений, по меньшей мере, двух сейсмических датчиков, которые разнесены менее чем на предварительно заданное расстояние.

[0010] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения осуществляется прием компоненты вращения относительно первой оси и компоненты вращения относительно второй оси, в общем случае перпендикулярной первой оси.

[0011] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения данные вращения основаны на измерениях вторым датчиком, при этом второй датчик совмещен с сейсмическим датчиком внутри кожуха, или же второй датчик отнесен от сейсмического датчика менее чем на предварительно заданное расстояние.

[0012] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения при адаптивной фильтрации используются данные вращения с целью получения опорного шумового сигнала для адаптивного вычитания из сейсмических данных.

[0013] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения адаптивное вычитание зависит от расстояния источник-приемник.

[0014] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения адаптивное вычитание зависит от частоты.

[0015] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения данные расходимости принимаются от датчика расходимости, и адаптивная фильтрация дополнительно комбинирует данные расходимости и данные вращения с сейсмическими данными с целью понижения уровня, по меньшей мере, части компоненты шума.

[0016] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения принимается горизонтальная компонента сейсмических данных, и адаптивная фильтрация дополнительно комбинирует горизонтальную компоненту сейсмических данных и данные вращения с сейсмическими данными с целью понижения уровня, по меньшей мере, части компоненты шума.

[0017] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения сейсмические данные измеряются вдоль вертикальной оси и включают вертикальную компоненту сейсмических данных, и адаптивная фильтрация дополнительно комбинирует одну или более компонент данных вращения, измеренных вокруг горизонтальной оси, с вертикальной компонентой сейсмических данных с целью понижения уровня, по меньшей мере, части компоненты шума.

[0018] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения компонента шума включает горизонтально распространяющуюся волну.

[0019] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения сейсмические данные включают одну или более из векторной компоненты в вертикальном направлении, векторной компоненты в первом горизонтальном направлении и векторной компоненты во втором горизонтальном направлении, которое в общем случае является перпендикулярным первому горизонтальному направлению, и данные вращения включают одну или более из первой компоненты вращения относительно вертикального направления, второй компоненты вращения относительно первого горизонтального направления и третьей компоненты вращения относительно второго горизонтального направления.

[0020] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения адаптивная фильтрация включает вычисление, по меньшей мере, одного согласующего фильтра, который предназначен для понижения, в смысле наименьших квадратов, уровня шума в сейсмических данных в заданном временном окне.

[0021] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения к данным вращения применяется согласование данных с целью улучшения корреляции шума.

[0022] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения понижение уровня, по меньшей мере, части компоненты шума осуществляется на основе сейсмических данных и данных вращения, полученных только от отдельной сенсорной станции, что позволяет осуществить понижение уровня шума без необходимости получения сейсмических данных от других сенсорных станций, которые являются частью конфигурации сенсорных станций.

[0023] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения сенсорная станция отнесена от другой сенсорной станции на расстояние, большее, чем самая короткая длина волны шума.

[0024] В альтернативных или дополнительных вариантах воплощения данные вращения включают поля вращения относительно множества горизонтальных направлений.

[0025] Другие или альтернативные характерные особенности будут очевидными из нижеследующего описания, из чертежей и из формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0026] Некоторые варианты воплощения описаны относительно нижеследующих чертежей:

на фигуре 1 представлена схематическая диаграмма примерной компоновки сенсорных устройств, которая может быть введена в действие для проведения сейсморазведки, согласно некоторым вариантам воплощения;

на фигурах 2 и 3 представлены схематические диаграммы сенсорных устройств согласно различным вариантам воплощения; и

на фигурах 4-6 представлены блок-схемы способов осуществления понижения уровня шума согласно различным вариантам воплощения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0027] При проведении сейсморазведки (сейсморазведки морского или наземного базирования) сейсмические датчики (например, геофоны, акселерометры и т.д.) используются для измерения сейсмических данных, таких как данные смещения, скорости или ускорения. Сейсмические датчики могут включать геофоны, акселерометры, МЭМС (микроэлектромеханические системы)-датчики или любые другие типы датчиков, которые измеряют трансляционное смещение поверхности, по меньшей мере, в вертикальном направлении и, возможно, в одном или обоих горизонтальных направлениях. Сейсмический датчик на поверхности земли может регистрировать векторную часть упругого волнового поля непосредственно под свободной поверхностью (например, поверхностью суши или морского дна). Когда вводятся в действие многокомпонентные датчики, векторные волновые поля могут быть измерены во многих направлениях, таких как три ортогональных направления (вертикальное Z, горизонтальное продольное X, горизонтальное поперечное Y). В операциях сейсморазведки морского базирования вместе с многокомпонентными векторными датчиками для измерения флуктуаций давления в воде дополнительно могут предусматриваться гидрофонные датчики.

[0028] Регистрируемые сейсмические данные могут содержать вклады от шума, включая горизонтально распространяющийся шум, такой как поверхностные шумовые волны. Поверхностные шумовые волны относятся к сейсмическим волнам, которые образуются сейсмическими источниками или другими источниками, такими как движущиеся автомобили, двигатели, насос, и природными явлениями, такими как ветер и океанские волны, которые распространяются в общем случае горизонтально вдоль поверхности земли по направлению к сейсмоприемникам. Эти горизонтально распространяющиеся сейсмические волны, такие как волны Рэлея или волны Лява, являются нежелательными компонентами, которые могут загрязнить сейсмические данные. Другой тип поверхностных шумовых волн включает волны Шолте, которые распространяются горизонтально под поверхностью дна моря. Другие типы горизонтального шума включают поперечные упругие волны или продольные волны. Еще другой тип шума включает воздушную волну, которая является горизонтальной волной, которая распространяется в области границ раздела между воздухом и водой в ситуации проведения морской разведки.

[0029] В нижеследующем обсуждении дается ссылка на поверхностные шумовые волны и, в частности, устранение или понижение уровня поверхностных шумовых волн в измеренных сейсмических данных. Однако, в альтернативных вариантах воплощения подобные способы понижения уровня шума могут быть применены для устранения или понижения уровня других типов шума.

[0030] Поверхностные шумовые волны являются, как правило, видимыми в записи показаний (накопленных одним или более сейсмическими датчиками) в виде дисперсионного шумового пакета, имеющего высокую амплитуду, являющегося, как правило, эллиптически поляризованным, имеющего малую частоту и распространяющегося с малой скоростью. Поверхностные шумовые волны часто искажают или маскируют события отражения, содержащие информацию от более глубоко расположенных подземных отражателей. Для повышения точности определения характеристик подземной структуры на основе сейсмических данных, накопленных при проведении операции сейсморазведки, желательно устранение или понижение уровня шумовых вкладов, включая поверхностные шумовые волны или другой тип шума.

[0031] Согласно некоторым вариантам воплощения для устранения или понижения уровня шумовой компоненты (например, любой одной или более из шумовых компонент, отмеченных выше) данные вращения комбинируются с сейсмическими данными для устранения или понижения уровня шумовой компоненты в сейсмических данных. В некоторых вариантах воплощения данные вращения могут быть измерены с помощью датчика вращения. Данные вращения относятся к компоненте вращения сейсмического волнового поля. Как пример, одним типом датчика вращения является датчик вращения R-1 компании Eentec, находящейся в Сент-Луисе, штат Миссури. В других примерах могут использоваться другие датчики вращения.

[0032] Данные вращения относятся к скорости вращения (или изменению вращения во времени) вокруг горизонтальной оси, такой как вокруг горизонтальной продольной оси (X), и/или вокруг горизонтальной поперечной оси (Y), и/или вокруг вертикальной оси (Z). В контексте проведения сейсморазведки морского базирования продольная ось X относится к оси, которая в общем случае является параллельной направлению смещения морского сейсморазведочного кабеля с датчиками для проведения разведки. Поперечная ось Y является в общем случае перпендикулярной продольной оси X. Вертикальная ось Z является в общем случае перпендикулярной обеим осям X и Y. В контексте проведения сейсморазведки наземного базирования продольная ось X может быть выбрана таким образом, что она может соответствовать любому горизонтальному направлению, в то время как поперечная ось Y может быть любой осью, которая в общем случае является перпендикулярной оси X.

[0033] В некоторых примерах датчик вращения может быть многокомпонентным датчиком вращения, который способен обеспечить проведение измерений скоростей вращения вокруг множества перпендикулярных осей (например, R_X вокруг продольной оси X, R_Y вокруг поперечной оси Y и R_Z вокруг вертикальной оси Z). В общем случае R_i представляет данные вращения, при этом нижний индекс i представляет ось (X, Y или Z), вокруг которой измеряются данные вращения.

[0034] В альтернативных вариантах воплощения вместо использования датчика вращения для измерения данных вращения данные вращения могут быть получены из измерений (именуемых «векторными данными»), полученных с помощью, по меньшей мере, двух близко расположенных друг от друга сейсмических датчиков, используемых для измерения компоненты сейсмического волнового поля вдоль определенного направления, такого как вертикальное направление Z. Данные вращения могут быть получены из векторных данных, полученных с помощью близко расположенных друг от друга сейсмических датчиков, которые разнесены на расстояние, не большее некоторого предварительно заданного расстояния (далее обсуждается ниже).

[0035] В некоторых примерах данные вращения могут быть получены в двух перпендикулярных компонентах. Первая компонента находится по направлению к источнику (вращение вокруг поперечной оси Y в продольно-вертикальной плоскости, плоскости X-Z), и вторая компонента является перпендикулярной первой компоненте (вращение вокруг продольной оси X в поперечно-вертикальной плоскости, плоскости Y-Z). В такой геометрии вращение в плоскости X-Z доминируется прямыми поверхностными шумовыми волнами, в то время как перпендикулярная компонента будет доминироваться рассеянными вбок поверхностными волнами, что может улучшить подавление шума с использованием адаптивного вычитания.

[0036] Поскольку источники могут располагаться на любом расстоянии и под любым полярным углом по отношению к местоположению датчика вращения, первая компонента может не всегда быть направленной к источнику, в то время как вторая компонента может не быть перпендикулярной к направлению от источника к приемнику. В данных ситуациях может быть применена следующая предварительная обработка, направленная на осуществление математического поворота обеих компонент с переводом их в геометрию, описанную выше. Такой способ называется векторным вращением, который предоставляет данные, отличные от измеренных данных вращения, к которым применяется векторное вращение. Измеренные компоненты вращения R_X и R_Y перемножаются с матрицей, которая является функцией угла θ между осью X датчика вращения и направлением на источник от датчика вращения

[0037] Вышеупомянутая операция приводит в результате к желаемому вращению в плоскости X-Z (R_C) и плоскости Y-Z (R_I).

[0038] Другой необязательной стадией предварительной обработки является интегрирование по времени (t) данных вращения. Этот шаг может быть математически описан как:

[0039] Вышеупомянутое интегрирование по времени данных вращения приводит в результате к фазовому сдвигу волновой формы и сдвигу ее спектра в сторону более низких частот.

[0040] Данные вращения (например, R_X и/или R_Y), являются ли они измеренными датчиком вращения или полученными на основе результатов измерений сейсмическим датчиком, могут быть использованы в качестве модели опорного шумового сигнала для очистки сейсмических данных (например, вертикальных сейсмических данных). В некоторых вариантах воплощения могут применяться способы адаптивной фильтрации (например, способы адаптивного вычитания) с целью использования данных вращения при осуществлении понижения уровня шума в зарегистрированных сейсмических данных. Способ адаптивной фильтрации относится к способу, в котором получается один или более фильтров, при этом фильтры комбинируются с зарегистрированными сейсмическими данными с целью модификации сейсмических данных так, чтобы устранить компоненту(ы) шума.

[0041] В некоторых вариантах воплощения способы адаптивной фильтрации могут быть использованы для осуществления понижения уровня шума с использованием данных вращения. В некоторых примерах способ адаптивной фильтрации является способом адаптивного вычитания, таким как способ адаптивного вычитания на основе способов, описанных в патенте США № 5971095, который включен сюда путем ссылки. В патенте США № 5971095 описаны способы адаптивного вычитания, в которых используются несколько компонент в качестве опорных шумовых сигналов с целью извлечения поверхностных шумовых волн из сейсмических данных Z в пределах окон время-дистанция переменной длины. Отметим, однако, что способы адаптивного вычитания, описанные в патенте США № 5971095, не включают использование данных вращения. В других вариантах воплощения могут применяться другие способы адаптивной фильтрации.

[0042] Данные вращения могут быть использованы сами по себе для понижения уровня шума или, как вариант, подавление шума на основе данных вращения может сочетаться с другими типами способов понижения уровня шума. Существуют различные примерные категории способов понижения уровня шума. Способы понижения уровня шума первой категории включают использование различия в частотном содержании между шумовыми сигналами (которые располагаются в диапазоне более низких частот) и сейсмическими сигналами (которые располагаются в диапазоне более высоких частот). Другая категория способов понижения уровня шума включает использование разницы в скоростях между шумовыми сигналами (которые в общем случае имеют более низкие скорости) и сейсмическими сигналами (которые в общем случае имеют более высокие скорости). Другая категория способов понижения уровня шума включает использование информации о данных поляризации, например, поверхностные шумовые волны, как правило, имеют характерную эллиптическую поляризацию, в то время как сейсмические сигналы, как правило, обладают линейной поляризацией. Разница в поляризациях может быть использована для отделения шума от сейсмических данных.

[0043] Еще одна категория способов понижения уровня шума включает использование горизонтальной компоненты сигнала в качестве опорного шумового сигнала без предположений относительно поляризации данных. Горизонтальная компонента сигнала содержит меньшую энергию отраженного сигнала (энергия отраженного сигнала относится к энергии, связанной с отражением сейсмических волн от подземных элементов). Как результат, горизонтальная компонента сигнала обеспечивает хороший опорный шумовой сигнал, который может быть использован для очистки вертикальной компоненты сигнала (которая является более чувствительной к наличию подземных элементов) с использованием различных типов способов адаптивной фильтрации.

[0044] Как пример способа понижения уровня шума, основанного на использовании горизонтальной компоненты сигнала в качестве опорного шумового сигнала, могут быть использованы данные расходимости, полученные от датчика расходимости. Данные расходимости могут быть скомбинированы с сейсмическими данными для осуществления понижения уровня шума в сейсмических данных. В некоторых вариантах воплощения датчик расходимости образуется с использованием контейнера, заполненного веществом, в котором находится датчик давления (например, гидрофон). Вещество, в которое погружен датчик давления, может быть жидкостью, гелем или твердым веществом, таким как песок или пластик. Датчик давления в такой компоновке может регистрировать отклик сейсмической расходимости подземной области, при этом данная сейсмическая расходимость составляет горизонтальную компоненту сигнала.

[0045] На фигуре 1 представлена схематическая диаграмма компоновки сенсорных устройств (сенсорных станций) 100, которые используются для проведения сейсморазведки наземного базирования. Отметим, что способы или механизмы могут быть также применены в компоновках для проведения разведки морского базирования. Сенсорные устройства 100 вводятся в действие на поверхности земли 108 (в виде ряда или массива). Нахождение сенсорного устройства 100 "на" поверхности земли означает, что сенсорное устройство 100 располагается либо на и над поверхностью земли, либо погружено (полностью или частично) под землю таким образом, что сенсорное устройство 100 располагается в пределах глубины приблизительно 10 метров от поверхности земли, хотя в некоторых вариантах воплощения может быть подходящим и другое удаление, в зависимости от используемого оборудования. Поверхность земли 108 находится над подземной структурой 102, которая содержит, по меньшей мере, один подземный элемент 106, представляющий интерес (например, месторождение углеводородов, пресноводный водоносный пласт, зону нагнетания природного газа и т.д.). Один или более сейсмических источников 104, которые могут быть вибрационными сейсмическими источниками, пневматическими источниками сейсмических сигналов, взрывными устройствами и т.д., вводятся в действие в поле проведения разведки, в котором размещаются сенсорные устройства 100. Один или более сейсмических источников 104 также располагаются на поверхности земли 108.

[0046] Приведение в действие сейсмических источников 104 вызывает распространение сейсмических волн в подземную структуру 102. Как вариант, вместо использования управляемых сейсмических источников, как отмечается выше, для обеспечения управляемого источника или активной разведки могут быть использованы способы, согласно некоторым вариантам воплощения, в контексте пассивной разведки. При проведении пассивной разведки сенсорные устройства 100 используются для осуществления одного или более из следующего: наблюдения за (микро)землетрясениями; наблюдения за гидравлическими разрывами пластов, при которых микроземлетрясения наблюдаются вследствие разрушения горных пород, вызванного текучими средами, которые активно нагнетаются в подземную область (например, для осуществления подземного разрыва); и т.д.

[0047] Сейсмические волны, отраженные от подземной структуры 102 (и от подземного элемента 106, представляющего интерес), распространяются по направлению вверх к сенсорным устройствам 100. Сейсмические датчики 112 (например, геофоны, акселерометры и т.д.) в соответствующих сенсорных устройствах 100 измеряют сейсмические волны, отраженные от подземной структуры 102. Более того, согласно различным вариантам воплощения, сенсорные устройства 100 дополнительно включают датчики вращения 114, которые сконструированы для измерения данных вращения.

[0048] Хотя сенсорное устройство 100 описано включающим как сейсмический датчик 112, так и датчик вращения 114, отметим, что в альтернативных вариантах воплощения сейсмические датчики 112 и датчики вращения 114 могут быть включенными в отдельные сенсорные устройства. Как другой вариант, датчики вращения 114 могут отсутствовать, при этом данные вращения получаются на основе измерений, полученных с помощью, по меньшей мере, двух близко расположенных друг от друга сейсмических датчиков 112 (разнесенных друг от друга на расстояние, меньшее предварительно заданного расстояния или дистанции).

[0049] В дополнительных альтернативных вариантах воплощения в сенсорные устройства 100 могут быть также включены другие типы датчиков, включая датчики расходимости, как обсуждается выше. Как отмечается выше, данные расходимости, полученные от датчиков расходимости, могут быть использованы для получения модели опорного шумового сигнала с целью осуществления понижения уровня шума. В таких вариантах воплощения данные расходимости и данные вращения могут быть скомбинированы с сейсмическими данными с целью понижения уровня шума в сейсмических данных. Как дополнительный вариант, другой тип способа понижения уровня шума может сочетаться с использованием данных вращения с целью подавления шума в сейсмических данных.

[0050] В некоторых вариантах воплощения сенсорные устройства 100 соединяются с помощью электрического кабеля 110 с системой управления 116. Как вариант, вместо соединения сенсорных устройств 100 с помощью электрического кабеля 110 сенсорные устройства 100 могут сообщаться с системой управления 116 с помощью беспроводного соединения. В некоторых примерах могут обеспечиваться промежуточные маршрутизаторы или концентраторы в промежуточных точках сети, состоящей из сенсорных устройств 100, с целью обеспечения связи между сенсорными устройствами 100 и системой управления 116.

[0051] Система управления 116, показанная на фигуре 1, дополнительно включает технологическое программное обеспечение 120, которое выполняется на одном или более процессоров 122. Процессор(ы) 122 соединен(ы) с носителем информации 124 (например, одним или более дисковых запоминающих устройств и/или одним или более устройств памяти). В примере, показанном на фигуре 1, носитель информации 124 используется для хранения сейсмических данных 126, переданных от сейсмических датчиков 112 сенсорных устройств 100 контроллеру 116, и для хранения данных вращения 128, переданных от датчиков вращения 114 или полученных от близко расположенных друг от друга сейсмических датчиков. Носитель информации 124 может также быть использован для хранения данных расходимости (не показаны) в вариантах воплощения, в которых используются датчики расходимости.

[0052] Кроме того, в дополнительных вариантах воплощения носитель информации 124 может также быть использован для хранения данных горизонтального перемещения (данных перемещения по оси X и/или Y). Данные перемещения в направлениях по осям X и Y также называются горизонтальными векторными компонентами, представленными, соответственно, как U_X и/или U_Y. Данные U_X и/или U_Y (которые могут быть измерены с помощью соответствующих компонент X и Y сейсмических датчиков 112) могут также быть использованы для представления шума с целью понижения уровня шума. Данные U_X и/или U_Y могут быть скомбинированы с данными вращения и, возможно, с данными расходимости с целью понижения уровня шума.

[0053] В процессе работы технологическое программное обеспечение 120 используется для обработки сейсмических данных 126 и данных вращения 128. Данные вращения 128 комбинируются с сейсмическими данными 126 с использованием способов, обсуждаемых дополнительно ниже, с целью понижения уровня шума в сейсмических данных 126 (для получения очищенного варианта сейсмических данных). Технологическое программное обеспечение 120 может затем вырабатывать выходной результат с целью характеризации подземной структуры 102, основываясь на очищенных сейсмических данных 126.

[0054] Как отмечается выше, согласно альтернативным вариантам воплощения, технологическое программное обеспечение 120 может комбинировать данные вращения 128, наряду с данными расходимости и/или данными перемещений по осям X и/или Y (горизонтальные векторные компоненты U_X и/или U_Y), с сейсмическими данными 126 с целью проведения очистки сейсмических данных.

[0055] На фигуре 2 проиллюстрирован пример сенсорного устройства (или сенсорной станции) 100 согласно некоторым примерам. Сенсорное устройство 100 может включать сейсмический датчик 112, который может быть датчиком движения частиц (например, геофоном или акселерометром), предназначенным для восприятия скорости частицы вдоль определенной оси, такой как ось Z. Кроме того, сенсорное устройство 100 включает первый датчик вращения 204, который ориентирован таким образом, чтобы измерять поперечную скорость вращения (R_X) вокруг продольной оси (оси X), и второй датчик вращения 206, который ориентирован таким образом, чтобы измерять продольную скорость вращения (R_Y) вокруг поперечной оси (оси Y). В других примерах сенсорное устройство 100 может включать только один из датчиков вращения 204 и 206. В дополнительных альтернативных примерах, в которых данные вращения получаются из сейсмических данных вдоль оси Z, измеренных близко расположенными друг от друга сейсмическими датчиками, оба датчика 204 и 206 могут отсутствовать. Сенсорное устройство 100 имеет кожух 210, в котором содержатся датчики 112, 204 и 206.

[0056] Сенсорное устройство 100 дополнительно включает (показано в виде пунктирного профиля) датчик расходимости 208, который может быть включен в некоторых примерах сенсорного устройства 100, однако может отсутствовать в других примерах.

[0057] Пример датчика расходимости 208 показан на фигуре 3. Датчик расходимости 208 имеет закрытый контейнер 300, который является герметизированным. Контейнер 300 содержит объем жидкости 302 (или другого вещества, такого как гель или твердое вещество, такое как песок или пластик) внутри контейнера 300. Более того, контейнер 300 содержит гидрофон 304 (или другой тип датчика давления), который погружен в жидкость 302 (или другое вещество). Гидрофон 304 механически отделен от стенок контейнера 300. В результате гидрофон 304 является чувствительным только к акустическим волнам, которые возбуждаются в жидкости 302 через стенки контейнера 300. Для удержания фиксированного положения гидрофон 304 крепится с помощью соединительного механизма 306, который гасит распространение акустических волн через соединительный механизм 306. Примеры жидкости 302 включают следующие: керосин, минеральное масло, растительное масло, силиконовое масло и воду. В других примерах могут быть использованы другие типы жидкостей или другое вещество.

[0058] На фигуре 4 показана блок-схема способа понижения уровня шума на основе данных вращения согласно некоторым вариантам воплощения. В некоторых вариантах воплощения способ, представленный на фигуре 4, может быть осуществлен с помощью технологического программного обеспечения 120, представленного на фигуре 1, или некоторого другого модуля.

[0059] В способе, представленном на фигуре 4, от сейсмического датчика (например, 112 на фигуре 1) принимаются (под номером 402) измеренные сейсмические данные. В способе, представленном на фигуре 4, также принимаются (под номером 404) данные вращения, которые могут быть измерены с помощью датчика вращения (например, 204 и/или 206 на фигуре 2) или могут быть получены на основе измерений (например, вертикальных векторных полей) близко расположенными друг от друга сейсмическими датчиками.

[0060] В способе затем комбинируются (под номером 406), используя адаптивную фильтрацию, данные вращения с измеренными сейсмическими данными с целью понижения уровня шумовой компоненты в измеренных сейсмических данных. Хотя опорный сигнал был установлен для измеренных сейсмических данных, полученных от отдельного сейсмического датчика, отмечается, что в альтернативных вариантах воплощения понижение уровня шума может быть применено к измеренным сейсмическим данным, полученным от множества сейсмических датчиков.

[0061] Согласно вышеизложенному опорный шумовой сигнал представляется с помощью данных вращения. Однако, в других вариантах воплощения опорный шумовой сигнал может также быть представлен с помощью других типов данных, включая данные расходимости, векторные данные (данные перемещения) и т.д., которые представляют компоненту шума, которую необходимо устранить, или уровень, который необходимо понизить в полученных сейсмических данных, например, вертикальной компоненты волнового поля скорости. В способе адаптивной фильтрации, примененном под номером 406, может использоваться преимущественно компонента, которая наилучшим образом локально коррелирует с входными данными шума. В некоторых вариантах воплощения адаптивная фильтрация является способом, зависящим от расстояния источник-приемник (адаптивная фильтрация применяется во временных окнах переменной длительности), и, таким образом, адаптивная фильтрация может приводить к понижению уровней событий рассеяния под множеством полярных углов. Отметим, что способ адаптивной фильтрации является, в конце концов, не зависящим от времени для определенных геометрий и приповерхностных состояний.

[0062] Адаптивная фильтрация может включать локальную оценку операторов A_X(T) и A_Y(T) (которые называются «согласующими фильтрами»), которые приводят к уменьшению или минимизации (например, в смысле наименьших квадратов) уровня шума во входных сейсмических данных (например, U_Z, которые представляют вертикальные сейсмические данные) в пределах заданного временного окна. Рассматривая отдельное временное окно, очищенные/выходные данные U_Z получаются путем:

UZ(T)-AX(T)UX-AY(T)UY,

(Уравнение 1)

где T - рассматриваемый временной интервал (окно), а A_X(T) и A_Y(T) вычисляются путем минимизации выражения |U_Z(T)-A_X(T)U_X-A_Y(T)U_Y|², например, в смысле наименьших квадратов. Дополнительные примерные детали относительно вычисления согласующих фильтров представлены в патенте США № 5971095, ссылка на который дается выше. Согласующие фильтры могут зависеть от частоты или, в некоторых вариантах воплощения, быть частотно-независимыми.

[0063] Основными входными параметрами являются размер окна T и длина согласующих фильтров A_X(T) и A_Y(T). В некоторых вариантах воплощения использование кратковременных окон и длинных фильтров полезно для устранения шума (агрессивная фильтрация).

[0064] Отметим также, что согласующие фильтры A_X(T) и A_Y(T) относятся к видимой поляризации сигнала в отдельном окне. В нижеследующем обсуждении дается ссылка на векторную поляризацию для соотношения Z и X (или Y) и вращательную поляризацию для соотношения Z и R_X (или R_Y).

[0065] Как отмечается выше, некоторые варианты воплощения включают использование, по меньшей мере, одной вращательной компоненты в качестве опорного шумового сигнала с целью локального устранения нежелательного шума из (как правило) компоненты Z. «Локальное» устранение нежелательного шума означает, что в способах понижения уровня шума не обязательно используются данные, полученные от массива (массивов) источников или датчиков, - вместо этого понижение уровня шума может быть осуществлено с использованием измерений, полученных от датчиков отдельной сенсорной станции (например, отдельной сенсорной станции 100). Как результат, сенсорная станция 100 не обязательно должна быть введена в действие в виде массива или другой конфигурации сенсорных станций для того, чтобы обеспечить возможность понижения уровня шума. В окружении, которое включает одно или более преград, которые могут нарушить правильную конфигурацию сенсорных устройств, расположение датчика (датчиков) вращения в отдельной сенсорной станции (которая также содер