本发明专利技术涉及生成用于地震振动器阵列的扩展频谱驱动器信号的方法。一种生成用于地下勘测的地震能量的方法，包括：在要被勘测的地下区域上方操作第一地震振动器；以及基本上与操作所述第一地震振动器同时地在所述区域上方操作至少第二地震振动器。所述第一和第二振动器每个都具有所选择的不同频率响应。所述第一和第二振动器每个都由相同的直接序列扩展频谱信号操作，其中为每个振动器选择对于直接序列扩展频谱信号中的每个逻辑值的不同数目的调制操作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及地球物理勘探并且特别涉及用于地球物理勘探的振动的地震震源。更特别地，本专利技术涉及将振动器用于地震数据采集的方法。
技术介绍
在被陆地覆盖的地球区域上以及被水覆盖的地球区域中的地球物理勘探中使用包括振动器的地震能量源。由这种源生成的声能向下行进到地球中，从地下中的反射界面反射，并且被地球的表面或水表面上或附近的地震接收器(典型地为水中地震检波器(hydrophone)或地震检波器)检测。一般来说，地震振动器包括基板，其与水或陆地表面、反应质量块(reactive mass)以及液压设备或引起反应质量块和基板振动的其它设备耦合。该振动通常以被称为“扫频”或“啁啾(chirp)”的模式通过某一频率范围传导。由地震接收器检测到的信号与由布置在基板附近的传感器检测到的信号交叉相关。交叉相关的结果是在接近于已使用脉冲类型的地震能量源的情况下由地震接收器已检测到的信号的地震信号。通过使用振动器将地震能量输入到地下而提供的优点是能量随着时间而分布，以使得与通过使用诸如炸药或空气枪之类的脉冲源所引起的环境影响相比对环境的影响降低了。期望在地震勘测中使用地震振动器不仅仅因为使用振动器的可能的环境利益。通过具有可以生成任意类型的地震信号的地震能量源，使用比传统扫频或啁啾更“智能”的地震能量信号可能存在实质利益。这种地震能量源将能够生成具有更多背景噪声特性的信号，并且因此更不容易受到来自噪声的干扰，并且同时降低它们的环境影响。使用用于这种复杂信号方案的振动器来操作海洋振动器的实际限制尤其是本领域已知的海洋振动器的结构。为了生成地震频率范围内的任意信号，有必要具有高效率的震源，以使得该震源在所感兴趣的整个地震频率范围内可控制。独立可控的若干振动器结合更复杂的信号发生技术将使得有可能根据若干独立地震能量源生成地震信号，同时具有非常低的交叉相关，由此使得有可能增加采集地震数据的效率。本领域已知的液压海洋振动器通常具有比所感兴趣的普通地震频率的上限还高的谐振频率。这意味着，振动器的能量效率主要在低频处相对较低，但是在整个地震频率范围都一般低。就信号类型和频率组分来说，液压海洋振动器可能难以控制。传统的海洋地震振动器还遭受强的谐波失真，其进一步限制了更复杂驱动器信号(driver signal)的使用。可以通过检查低频振动器的阻抗来了解这样的振动器特性。振动器将经历的总阻抗可以表示如下：Zr＝Rr+jXr (等式1)其中Zr是总阻抗，Rr是辐射阻抗，并且Xr是电抗阻抗。在海洋振动器的能量传递分析中，包括振动器和水的系统可以被近似为带有折流顶的活塞(baffled piston)。带有折流顶的活塞的辐射阻抗Rr可以被表示为：Rr＝πa2ρ0cR1(x) (等式2)-->并且电抗阻抗可以被表示为：Xr＝πa2ρ0cX1(x) (等式3)其中：x=2ka=4πaλ=2ωac]]>(等式4)R1(x)=1-2xJ1(x)]]>(等式5)X1(x)=4π∫0π2sin(xcosα)sin2αdα]]>(等式6)其中ρ0是水的密度，ω是角频率，k是波数，a是活塞的半径，c是声速，λ是波长，并且J1是一阶贝塞耳函数。将泰勒级数展开应用于上述等式，得到下面的表达式：R1(x)=x2221!2!-x4242!3!+···]]>(等式7)X1(x)=4π[x3-x332·5+x532·52·7-···]]]>(等式8)对于低频，当x＝2ka远小于1时，可以用泰勒级数展开的第一项来近似总阻抗表达式的实部和虚部。当波长远大于活塞半径时，对于低频的表达式变成：R1(x)→12(ka)2]]>(等式9)X1(x)→8ka3π]]>(等式10)由此断定，对于低频来说，与电抗阻抗X相比辐射阻抗R小，这表明低效率信号生成。因此，存在对可以生成复杂信号的高效海洋振动器的需要，并且存在改进操作地震数据采集的时间效率的需要，以便提供更经济的操作并且最小化海洋地震勘测的环境影响。还存在对可以提高效率的地震振动器驱动器信号的需要，可以利用该地震振动器驱动器信号从基本上同时操作的多个地震振动器恢复与由脉冲地震震源生成的信号等同的信号。
技术实现思路
一种用于生成地下勘测的地震能量的方法包括：在要被勘测的地下区域上方操作第一地震振动器；以及基本上与操作所述第一地震振动器同时在所述区域上方操作至少第二地震振动器。所述第一和第二振动器每个都具有所选择的不同频率响应。所述第一和第二振动器每个都由相同的直接序列扩展频谱信号操作，其中为每个振动器选择对于直接序列扩展频谱信号中的每个逻辑值的不同数目的调制操作。根据本专利技术的另一个方面，一种用于地下地震勘测的方法包括在要勘测的地下区域上方操作多个地震振动器，每个所述地震振动器具有所选择的不同频率响应。在所述区域上方的间隔位置处布置的多个地震接收器中的每一个处检测来源于所述多个振动器的地震信号。每个振动器都由相同的直接序列扩展频谱驱动器信号操作。对用于每个振动器的驱动器信号中的每个逻辑值选择不同数目的调制操作。根据所检测的地震信号来确定来源于多个振动器中的每一个的地震能量。-->根据下面的描述和权利要求，本专利技术的其它方面和优点将变得显而易见。附图说明图1示出使用多个地震能量源传导的示例海洋地震勘测。图1A示出地震振动器信号发生器的示例实施方式。图1B示出与地震接收器耦合的示例信号检测设备。图2示出传统液压地震振动器的示例结构。图3示出电地震振动器的示例结构。图4示出另一个示例振动器的横截面。图5示出另一个示例振动器的横截面。图6示出具有两个谐振的模拟振幅频谱。图7是一种类型的直接序列扩展频谱信号的示例自相关函数。图8是直接序列扩展频谱(DSSS)代码的示例。图9是使用根据图8编码的信号而驱动的地震震源的频率组分的图。图10是使用双相调制的示例扩展频谱代码。图11是使用根据图10编码的信号而驱动的地震震源的频率组分的图。图12A和图12B分别示出DSSS信号和低频振动器对DSSS驱动器信号的响应。图13A和图13B分别示出DSSS信号和比图12B中所示的更高频率振动器对DSSS驱动器信号的响应。图14A和图14B分别示出在图12A、12B、13A和13B中所示的组合的DSSS信号和两个振动器的输出。图15示出图13A和14A中的信号的和的自相关。图16示出每一个都在水中的不同深度处操作的三个振动器震源的示例频谱。图17示出每个码片(chip)使用一个双相调制操作的255码片DSSS驱动器信号的示例的自相关函数。图18示出使用参考图17所述的255码片DSSS驱动器信号而操作的振动器的频率组分。图19示出图17的相同255码片DSSS驱动器信号的相同示例的自相关函数，其中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生成用于地下勘测的地震能量的方法，包括：在要被勘测的地下区域上方操作第一地震振动器；以及基本上与操作所述第一地震振动器同时地在所述区域上方操作至少第二地震振动器，所述第一和第二振动器每个都具有所选择的不同频率响应范围，所述第一和第二振动器每个都由相同的直接序列扩展频谱驱动器信号操作，其中为每个振动器选择对于直接序列扩展频谱信号中的每个逻辑值的不同数目的调制操作。
【技术特征摘要】
US 2009-8-12 12/4629541.一种生成用于地下勘测的地震能量的方法，包括：在要被勘测的地下区域上方操作第一地震振动器；以及基本上与操作所述第一地震振动器同时地在所述区域上方操作至少第二地震振动器，所述第一和第二振动器每个都具有所选择的不同频率响应范围，所述第一和第二振动器每个都由相同的直接序列扩展频谱驱动器信号操作，其中为每个振动器选择对于直接序列扩展频谱信号中的每个逻辑值的不同数目的调制操作。2.根据权利要求1所述的方法，其中选择每个调制操作的数目以对应于每个振动器的频率响应范围。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述直接序列扩展频谱信号包括最大长度序列代码、Gold序列代码以及Kasami序列代码中的至少一个。4.根据权利要求1所述的方法，其中每个振动器具有所选频带中的至少两个谐振频率。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述地下区域包括水体，并且其中每个振动器的致动时间对应于一深度，在所述水体中的所述深度处操作每个振动器以使得所述第一和至少第二振动器用作振动器阵列。6.根据权利要求5所述的方法，其中在一水深度处操作每个振动器以使得表面虚反射放大在所选频率范围内的每个振动器的向下的输出。7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：SRL滕汉恩，
申请(专利权)人：PGS地球物理公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]
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