一般地说，本发明涉及地震勘探，更具体地说，涉及将压缩波与 剪切波分离和将上行波与下行波分离的系统。

在海洋地震测量以及垂直地震剖面测量中遇到的一个问题是水 柱混响或多重混响。混响的产生是由边界(例如水面和水底)的固有 反射性造成的。在地层内产生的或从地层反射出来的地震波一般沿上 行方向进入水中。这个感兴趣的反射波穿过水体并经过记录该波的地 震检测器或接收器传播。该波场继续向上到达水面，在那里它被沿着 下行方向反射回来。这一反射的或虚反射(ghost)的波场也穿过水 体并经过接收器，在那里它再次被记录。在水中地震波场的这种混响 使地震数据模糊不清，放大某些频率和衰减其他频率，从而使分析地 下地层变得困难。

Ruehl在美国专利4,486,865号(这里引作参考)中披露了一种 地震多重抑制方法，它把根据共位置的水中检波器和地震检波器的不 同响应特性而设计的逆滤波器应用于原生波和多重地震反射波。 Loewenthal等在美国专利4,752,916号(这里引作参考)中提议使 用共位置的水中检波器和地震检波器来估计震源小波(wavelet)， 然后使用基于这一小波的反褶积来去掉观测地震数据中的虚反射。 Barr在美国专利4,979,150号(这里引作参考)中和Barr等在美国 专利5,163,028号(这里也引作参考)中披露的方法通过对共位置的 水中检波器和地震检波器的地震数据进行标定、标度和加在一起来减 小海洋地震反射数据中的多重混响。Dragoset在美国专利5,365,492 号(这里引作参考)中提出一种改进的方法，用于根据应用自适应降 低噪声技术使地震检波器标度到水中检波器。Moldoveanu在美国专利 5,621,700号(这里引作参考)中提出一种改进的方法，它通过组合 具有同样振幅但极性相反的混响信号从而使混响被抵消而只保留有 兴趣的原生波，以此来衰减混响。

这些方法不允许用于无多重性的、单分量型(即水中检波器或地 震检波器)数据。这样，需要有一种过程，它将允许简单地产生单分 量型剖面。

根据本发明的第一方面，提供了一种处理地震信号的方法，该方 法包括：

读取在多分量接收器处接收的地震数据；产生一个掩蔽道(mask trace)作为地震数据的函数；以及

利用该掩蔽道从地震数据中识别出单类型地震信号。在一个实施 例中，在多分量接收器处接收的地震数据包括压力传感器接收的压力 数据和由垂直分量速度检测器接收的速度数据。

在一个更具体的实施例中，在多分量接收器处接收的地震数据包 括由水平分量速度检测器接收的速度数据。

在另一实施例中，产生掩蔽道进一步包含：将压力传感器接收的 地震数据与垂直分量速度检测器接收的地震数据相乘以产生第一结 果；识别第一结果的正/负符号以产生第一双值结果；以及用一标度 因子除该第一双值结果以产生掩蔽道。在一个实施示例中，识别单一 类型地震信号进一步包含：将压力传感器接收的压力数据与掩蔽道相 乘，这里的处理方法所提取的单一类型地震信号代表压力传感器接收 的地震波。在另一个实施示例中，识别单一类型地震信号进一步包 含：将垂直分量速度检测器接收的速度数据与掩蔽道相乘，这里的处 理方法所提取的单一类型地震信号代表垂直分量速度检测器接收的 地震波。

在这些实施示例的任何一个中，一个附加的可选项目包含显示在 地震波被提取出来之后剩余的单一类型地震信号。

在本发明的另一个更具体的实施例中，产生掩蔽道进一步包含： 将压力传感器接收的地震数据乘以垂直分量速度检测器接收的地震 数据以产生第一结果；识别第一结果的正/负符号以产生第一双值结 果；将垂直分量速度检测器接收的地震数据乘以水平分量速度检测器 接收的地震数据以产生第二结果；识别第二结果的正/负符号以产生 第二双值结果；将第一双值结果与第二双值结果相乘以产生第三结 果；用一标度因子除该第三结果以产生掩蔽道。

与上面描述的一个实施例类似，在一个附加选项中，识别单一类 型地震信号进一步包括：将水平分量速度检测器接收的水平分量速度 数据与掩蔽道相乘，这里的处理方法所提取的单类型地震信号代表水 平分量速度检测器接收的地震波。在另一实施例中，识别单一类型地 震信号进一步包含将压力传感器接收的压力信号乘以掩蔽道，这里的 处理方法所提取的单一类型地震信号代表压力传感器接收的地震 波。在又一个实施例中，识别单一类型地震信号进一步包含：将垂直 分量速度检测器接收的速度数据乘以掩蔽道，这里的处理方法所提取 的单一类型地震信号代表垂直分量速度检测器接收的地震波。在任何 这种变体实施例中，提供了又一个可选项，包含显示在地震波被提取 出来之后剩余的单一类型地震信号。

在本发明这一方面的又一例子中提供了又一个步骤，包含产生在 水环境中从地层反射的地震波，这里的地震数据来自地震波。在甚至 又一个实例中，读取地震数据进一步包含：从多分量接收器接收地震 数据；以及由多道地震记录系统记录地震数据。在任何这类实施例 中，压力传感器举例包含水中检波器，而速度检测器举例包含地震检 波器。再有，这些实例的操作方法使其地震数代表压缩波、剪切波和 /或从压缩到剪切振型转换后的地震波。

在本发明的另一方面，提供了提取下行地震波的方法，该方法包 含：

读取多分量接收器接收的地震数据，包括压力传感器接收的压力 数据和垂直分量速度检测器接收的速度数据；

将压力数据与速度数据相乘，以产生第一结果；

识别第一结果的正/负符号，以产生一双值结果α；

用标度因子除该双值结果以产生掩蔽道；以及

将多分量记录器的一个分量接收的地震信号与掩蔽道相乘，这里 的处理方法所提取的单一类型地震信号代表多分量接收器的一个分 量接收的下行地震波。

在一个例子中，识别第一结果的正/负符号进一步包含：取第一 结果的均方根(rms)值以产生第一rms结果；将第一rms结果设为1； 将设为1的第一rms结果加1，以产生第一正/负符号结果；以及用一 个因子2除这第一正/负符号结果，以得到一个双值结果α。在又一实 施中，多分量接收器的一个分量所接收的地震数据是压力传感器接收 的压力数据，这里的处理方法所提取的单一类型地震信号代表压力传 感器接收的下行地震波。另一种情况是：多分量接收器的一个分量所 接收的地震数据是垂直分量速度检测器接收的速度数据，这里的处理 方法所提取的单一类型地震信号代表垂直分量速度检测器接收的下 行地震波。在每种情况中，附加可选项是显示提取出所接收的下行地 震波后剩余的单一类型地震信号。

在本方面的又一例子中，提供的另一步骤包含在水环境中产生由 地层反射的地震波，这里的地震数据来自地震波。在又一例子中，读 取地震数据进一步包含：接收来自多分量接收器的地震数据；以及由 多道地震记录系统记录地震数据。

如前述，压力传感器的例子是水中检波器，速度检测器的例子是 地震检波器。再有，这种操作方法中的地震数据代表压缩地震波、剪 切波和从压缩到剪切振型转换后的地震波。

在本发明的又一方面，提供了提取上行压缩地震波的方法，该方 法包含：

读取多分量接收器接收的地震数据，包括压力传感器接收的压力 数据、垂直分量速度检测器接收的垂直分量速度数据、以及水平分量 速度检测器接收的水平分量速度数据；

将压力数据与垂直分量速度数据相乘，以产生第一结果；

识别第一结果的正/负符号以产生双值结果α；

将垂直分量速度数据与水平分量速度数据相乘，以产生第二结 果；

识别第二结果的正/负符号以产生双值结果χ；

将双值结果α与正1值相加，以产生一相加后的双值结果α；

将双值结果χ与正1值相加，以产生一相加后的双值结果χ；

将相加后的双值结果α与相加后的双值结果χ相乘，以产生第三结 果；

用标度因子4除该第三结果，以产生掩蔽道，以及

将多分量接收器的一个分量所接收的数据与掩蔽道相乘，这里的 处理方法所提取的单一类型地震信号代表多分量接收器的一个分量 所接收的上行压缩地震波。

在一个实施例中，识别第一结果的正/负符号进一步包含：取第 一结果的均方根(rms)值，以产生第一rms结果；将第一rms结果 设为值1；将设为值1的第一rms值与一个值1相加，以产生第一正/ 负符号结果；以及用因子2除该第一正/负符号结果。以得到双值结 果α。在又一个更具体的实施例中，识别第二结果的正/负符号进一步 包含：取第二结果的均方根(rms)值，以产生第二rms结果；将第 二rms结果设为值1；将设为值1的第二rms值与一个值1相加，以 产生第二正/负符号结果；以及用因子2除该第二正/负符号结果，以 得到双值结果χ。

在另一个更具体的实施例中，多分量接收器的一个分量所接收的 地震数据是压力传感器接收的压力数据，这里的处理方法所提取的单 一类型地震信号代表压力传感器接收的上行压缩地震波。另一种情况 是，多分量接收器的一个分量所接收的地震数据是垂直分量速度检测 器接收的垂直分量速度数据，这里的处理方法所提取的单一类型地震 信号代表垂直分量速度检测器接收的上行压缩地震波。或者如又一种 情况那样，多分量接收器的一个分量所接收的地震数据是水平分量速 度检测器接收的水平分量速度数据，这里的处理方法所提取的单一类 型地震信号代表水平分量速度检测器接收的上行压缩地震波。在任何 这类情况中，进一步的可选项包含显示水平分量速度检测器接收的压 缩地震波被提取出来之后剩余的单一类型地震信号。

在又一个实施例中，又一步骤包含在水环境中产生地震反射地震 波，这里的地震数据来自该地震波。同时，在甚至又一个例子中又提 供了一个步骤，它包含：接收来自多分量接收器的地震数据；以及由 多道地震记录系统记录地震数据。

在本发明的又一方面中，提供了提取上行剪切地震波的地震信号 处理方法，该方法包含：

读取多分量接收器接收的地震数据，包括压力传感器接收的压力 数据，垂直分量速度检测器接收的垂直分量速度数据、以及水平分量 速度检测器接收的水平分量速度数据；

将压力数据与垂直分量速度数据相乘，以产生第一结果；

识别第一结果的正/负符号以产生一双值结果α；

将垂直分量速度数据与水平分量速度数据相乘，以产生第二结 果；

识别第二结果的正/负符号以产生一双值结果χ；

将双值结果α与正1值相加，以产生一相加后的双值结果α；

从正1值中减去双值结果χ，以产生一相减后的双值结果χ；

将相加后的双值结果α与相减后的双值结果χ相乘，以产生第三结 果；

用标度因子4除该第三结果，以产生掩蔽道；以及

将多分量接收器的一个分量接收的地震数据与掩蔽道相乘，这里 的处理方法所提取的单一类型地震信号代表多分量接收器的一个分 量所接收的上行剪切地震波。

在这种方法的一个实施例中，识别第一结果的正/负符号进一步 包含：

取第一结果的均方根(rms)值以产生第一rms值；将第一rms 结果设为值1；将设为值1的第一rms结果与一个值1相加，以产生 第一正/负符号结果；以及

用因子2除该第一正/负符号结果，以得到双值结果α。

在另一例子中，识别第二结果的正/负符号进一步包含：取第二 结果的均方根(rms)值以产生第二rms结果；将第二rms结果设为 值1；将设为值1的第二rms结果与一个值1相加，以产生第二正/ 负符号结果；以及用因子2除该第二正/负符号结果，以得到双值结 果χ。

在又一个例子中，多分量接收器的一个分量所接收的地震数据是 压力传感器接收的压力数据，这里的处理方法所提取的单一类型地震 信号代表压力传感器接收的上行剪切波。另一种情况是，多分量接收 器的一个分量所接收的地震数据是垂直分量速度检测器接收的垂直 分量速度数据，这里的处理方法所提取的单一类型地震信号代表垂直 分量速度检测器接收的上行剪切地震波。在又一种情况中，多分量检 测器的一个分量所接收的地震数据是水平分量速度检测器接收的水 平分量速度数据，这里的处理方法所提取的单一类型地震信号代表水 平分量速度检测器接收的上行剪切地震波。在任何这类情况中，提供 了进一步的可选项或步骤，包含显示所接收的上行剪切地震波被提取 出来之后剩余的单一类型地震信号。

根据本发明的又一方面，提供了处理地震信号的系统，该系统包 含：读取多分量接收器接收的地震数据的装置；产生掩蔽道作为地震 数据的函数的装置；以及利用掩蔽道从地震数据中提取单一类型地震 信号的装置。

根据我们在这方面的例子，多分量接收器接收的地震数据包括压 力传感器接收的压力数据和垂直分量速度检测器接收的速度数据，以 及多分量接收器接收的地震数据包括水平分量速度检测器接收的速 度数据。

在一个更具体的例子中，产生掩蔽道的装置进一步包含：将压力 传感器接收的地震数据与垂直分量速度检测器接收的地震数据相乘 以产生第一结果的装置；识别第一结果的正/负符号以产生第一双值 结果的装置；以及用标度因子除该第一双值结果以产生掩蔽道的装 置。

在一个甚至更具体的实施例子中，识别单一类型地震信号的装置 进一步包含：将压力传感器接收的压力数据与掩蔽道相乘的装置，这 里的处理系统所提取的单一类型地震信号代表压力传感器接收的地 震波。另一种情况是，识别单一类型地震信号的装置进一步包含：将 垂直分量速度检测器接收的速度数据与掩蔽道相乘的装置，这里的处 理系统所提取的单一类型地震信号代表垂直分量速度检测器接收的 地震波。在每种情况中，还可提供显示装置用于显示所接收的地震波 被提取出来之后剩余的单一类型地震信号。

在又一个例子中，产生掩蔽道的装置进一步包含：将压力传感器 接收的地震数据与垂直分量速度检测器接收的地震数据相乘以产生 第一结果的装置；识别第一结果的正/负符号以产生第一双值结果的 装置；将垂直分量速度检测器接收的地震数据与水平分量速度检测器 接收的地震数据相乘以产生第二结果的装置；识别第二结果的正/负 符号以产生第二双值结果的装置；将第一双值结果与第二双值结果相 乘以产生第三结果的装置；以及用标度因子除该第三结果以产生掩蔽 道的装置。

在一个更具体的实施例中，识别单一类型地震信号的装置进一步 包含：将水平分量速度检测器接收的速度数据与掩蔽道相乘的装置， 这里的处理系统所提取的单一类型地震信号代表水平分量速度检测 器接收的地震波。另一种情况是，识别单一类型地震信号的装置进一 步包含：将压力传感器接收的压力数据与掩蔽道相乘的装置，这里的 处理系统所提取的单一类型地震信号代表压力传感器接收的地震 波；或者，识别单一类型地震信号的装置进一步包含：将垂直分量速 度检测器接收的速度数据与掩蔽道相乘的装置，这里的处理系统所提 取的单一类型地震信号代表垂直分量速度检测器接收的地震波。在任 何这类情况中，提供了显示垂直分量速度检波器接收的地震波被提取 出来之后剩余的单一类型地震信号的装置。

在又一个实施例子中，进一步提供了在水环境中产生地层反射地 震波的装置，这里的地震数据来源于这些地震波。在又一实施例子 中，读取地震数据的装置进一步包含：接收来自多分量接收器的地震 数据的装置；以及由多道地震记录系统记录地震数据的装置。

在本发明的又一方面中，提供了提取下行地震波的地震信号处理 系统，该系统包含：

读取多分量接收器接收的地震数据的装置，这些地震数据包括压 力传感器接收的压力数据和垂直分量速度检测器接收的速度数据；

将压力数据与速度数据相乘以产生第一结果的装置；

识别第一结果的正/负符号以产生双值结果α的装置；

用标度因子除该双值结果α以产生掩蔽道的装置；以及

将多分量接收器的一个分量接收的地震数据与掩蔽道相乘的装 置，这里的处理系统所提取的单一类型地震信号代表多分量接收器一 个分量接收的下行地震波。

根据这一方面的一个例子，识别第一结果正/负符号的装置进一 步包含：取第一结果的均方根(rms)值以产生第一rms结果的装置； 将第一rms结果设为值1的装置；将设为值1的第一rms结果与一个 值1相加以产生第一正/负符号结果的装置；以及用一因子2除该第 一正/负符号结果以得到双值结果α的装置。

根据一个更具体的例子，多分量接收器的一个分量所接收的地震 数据是压力传感器接收的压力数据，这里的处理系统所提取的单一类 型地震信号代表压力传感器接收的下行地震波。另一种情况是，多分 量接收器的一个分量所接收的地震数据是垂直分量速度检测器接收 的速度数据，这里的处理系统所提取的单一类型地震信号代表垂直分 量速度检测器接收的下行地震波。在每种情况中，可以提供一种装置 供显示下行地震波被提取出来之后剩余的单一类型地震波。

在又一个例子中，提供了在水环境中产生地层反射地震波的装 置，这里的地震数据来源于这些地震波。在另一例子中，读取地震数 据的装置进一步包含：接收来自多分量接收器的地震数据的装置；以 及用多道地震记录系统记录地震数据的装置。

根据本发明的又一方面，提供了提取上行压缩地震波的地震信号 处理系统，该系统包含：

读取多分量接收器接收的地震数据的装置，包括压力传感器接收 的压力数据、垂直分量速度检测器接收的垂直分量速度数据以及水平 分量速度检测器接收的水平分量速度数据；

将压力数据与垂直分量速度数据相乘以产生第一结果的装置；

识别第一结果的正/负符号以产生一个双值结果α的装置；

用标度因子除该双值结果α以产生掩蔽道的装置；以及

将多分量接收器的一个分量所接收的地震数据与掩蔽道相乘的 装置，这里的处理系统所提取的单一类型地震信号代表多分量接收器 的一个分量接收的下行地震波。

根据这一方面的一个例子，识别第一结果的正/负符号的装置进 一步包含：取第一结果的均方根(rms)值以产生第一rms结果的装 置；将第一rms结果设为值1的装置；将设为值1的第一rms结果与 一个值1相乘以产生第一正/负符号结果的装置；以及用因子2除该 第一正/负符号结果以得到双值结果α的装置。

根据一个更具体的例子，多分量接收器接收的地震数据是压力传 感器接收的压力数据，这里的处理系统所提取的单一类型地震信号代 表压力传感器接收的下行地震波。另一种情况是，多分量接收器的一 个分量所接收的地震数据是垂直分量速度检测器接收的速度数据，这 里的处理系统所提取的单一类型地震信号代表垂直分量速度检测器 接收的下行地震波。在每种情况中可以提供显示下行地震波被提取出 来之后剩余的单一类型地震信号的装置。

在又一个例子中，提供了在水环境中产生来自地层反射的地震波 的装置，这里的地震数据来自这些地震波。在又一例子中，读取地震 数据的装置进一步包含：接收来自多分量接收器的地震数据的装置； 以及由多道地震记录系统记录地震数据的装置。

根据本发明的又一方面，提供了提取上行压缩地震波的地震信号 处理系统，该系统包含：

读取多分量接收器接收的地震数据的装置，这些地震数据包括压 力传感器接收的压力数据、垂直分量速度检测器接收的垂直分量速度 数据和水平分量速度检测器接收的水平分量速度数据；

将压力数据与垂直分量速度数据相乘以产生第一结果的装置；

识别第一结果的正/负符号以产生双值结果α的装置；

将垂直分量速度数据与水平分量速度数据相乘以产生第二结果 的装置；

识别第二结果的正/负符号以产生双值结果χ的装置；

将双值结果α与正1值相加以产生相加后的双值结果α的装置；

将双值结果χ与正1值相加以产生相加后的双值结果χ的装置；

将相加后的双值结果α与相加后的双值结果χ相乘以产生第三结 果的装置；

用标度因子4除该第三结果以产生掩蔽道的装置；以及

将多分量接收器的一个分量接收的地震数据与掩蔽道相乘的装 置，这里的处理系统所提取的单一类型地震信号代表多分量接收器的 一个分量接收的上行压缩地震波。

根据这一方面的一个例子，识别第一结果的正/负符号的装置进 一步包含：取第一结果的均方根(rms)值以产生第一rms结果的装 置；将第一rms结果设为值1的装置；将设为值1的第一rms结果与 一个值1相加以产生第一正/负符号结果的装置；以及用因子2除该 第一正/负符号结果以产生双值结果α的装置。

在又一方面中，识别第二结果正/负符号的装置进一步包含：取 第二结果的均方根(rms)值以产生第二rms结果的装置；将第二rms 结果设为值1的装置；将设为值1的第二rms结果与一个值1相加以 产生第二正/负符号结果的装置；以及用标度因子2除该第二正/负符 号结果以产生双值结果χ的装置。

在又一个例子中，多分量接收器的一个分量接收的地震数据是压 力传感器接收的压力数据，这里的处理系统所提取的单一类型地震信 号代表压力传感器接收的上行压缩地震波。另一种情况是，多分量接 收器的一个分量接收的地震数据是垂直分量速度检测器接收的垂直 分量速度数据，这里的处理系统所提取的单一类型地震信号代表垂直 分量速度检测器接收的上行压缩地震波。在又一种情况中，多分量接 收器的一个分量接收的地震数据是水平分量速度检测器接收的水平 分量速度数据，这里的处理系统所提取的单一类型地震信号代表水平 分量速度检测器接收的上行压缩地震波。在任何这类情况中，提供了 显示在所接收的上行压缩地震波被提取出来后剩余的单一类型地震 信号的装置。

在又一例子中，提供了在水环境中产生地层反射地震波的装置， 这里的地震数据来源于这些地震波。

根据本发明的又一方面，提供了一个提取上行剪切波的地震信号 处理系统，该系统包含：

读取多分量接收器接收的地震数据的装置，这些地震数据包括压 力传感器接收的压力数据、垂直分量速度检测器接收的垂直分量速度 数据和水平分量速度检测器接收的水平分量速度数据；

将压力数据与垂直分量速度数据相乘以产生第一结果的装置；

识别第一结果的正/负符号以产生双值结果α的装置；

将垂直分量速度数据和水平分量速度数据相乘以产生第二结果 的装置；

识别第二结果的正/负符号以产生双值结果χ的装置；

将双值结果α与一正1值相加以产生相加后的双值结果α的装 置；

从一正1值中减去双值结果χ以产生相减后的双值结果χ的装置；

将相加后的双值结果α与相减后的双值结果χ相乘以产生第三结 果的装置；

用标定因子4除该第三结果以产生掩蔽道的装置；以及

将多分量接收器的一个分量接收的地震数据与该掩蔽道相乘的 装置，这里的处理系统所提取的单一类型地震信号代表多分量接收器 的一个分量接收的上行剪切地震波。

在一个例子中，识别第一结果的正/负符号的装置进一步包含： 取第一结果的均方根(rms)值以产生第一rms结果的装置；将第一 rms结果设为值1的装置；将设为值1的第一rms结果与值1相加以 产生第一正/负符号结果的装置；以及用因子2除该第一正/负符号结 果以得到双值结果α的装置。

在又一个例子中，识别第二结果的正/负符号的装置进一步包 含：取第二结果的均方根(rms)值以产生第二rms结果的装置；将 第二rms结果设为值1的装置；将设为值1的第二rms结果与值1相 加以产生第二正/负符号结果的装置；以及用因子2除该第二正/负符 号结果以得到双值结果χ的装置。

在又一个例子中，多分量接收器的一个分量所接收的地震数据是 压力传感器接收的压力数据，这里的处理系统所提取的单一类型地震 信号代表压力传感器接收的上行剪切地震波。另一种情况是，多分量 接收器的一个分量所接收的地震数据是垂直分量速度检测器接收的 垂直分量速度数据，这里的处理系统所提取的单一类型地震信号代表 垂直分量速度检测器接收的上行剪切地震波。根据再一个情况，多分 量接收器的一个分量所接收的地震数据是水平分量速度检测器接收 的水平分量速度数据，这里的处理系统所提取的单一类型地震信号代 表水平分量速度检测器接收的上行剪切地震波。在任何这类情况中， 提供了显示水平分量速度检测器接收的上行剪切地震波被提取出来 之后剩余的单一类型地震信号的装置。

在又一个例子中，进一步提供了在水环境中产生地震反射地震波 的装置，这里的地震数据来自这些地震波。

通过参考下列附图，本领域技术人员可以更好地理解本发明和看 出它的大量目的、特点和优点。

图1显示一个海上地震测量系统，它包括海底电缆操作；

图2A-2D是流程图，用于说明本发明的系统与方法的各种实施 例；

图3是一个说明本发明方法的道集(gather)，这里提取并显示 出垂直分量地震检波器接收的速度数据；

图4是一个说明本发明方法的道集，这里提取并显示出水中检波 器接收的压力数据；

图5是一个说明本发明方法的道集，这里提取并显示出水平分量 地震检波器接收的速度数据。

在不同的附图中使用的相同标号表示相似或相同的类项。

图1显示一个实施例，其中提供了一个海洋地震测量系统10，包 括一个地震测量船15用于拖曳地震能源20穿过水体25。在一个实施 例中，该地震能源20包含一个声能源。在另一实施例中，使用这种 能源的阵列。能源20是以本领域的传统方式构成和操作的。海洋地 震测量系统10还包括一个接收船35，在所示实施例中，它抛锚在水 体25中，当然本发明不要求它抛锚。接收船35在海底45布设电缆 40并由电缆40接收信号。电缆40携带至少一个接收器50，但最好 是携带多个这类单元。

在本实施例中，接收器50包含多分量接收器，例如它包括压力 传感器(如水中检波器)用于感知水压、以及速度检测器(如多分量 地震检波器)用于检测水底质点速度。再有，接收器50有一垂直分 量和一水平分量。在另一些实施例中，速度检测器包含具有垂直分量 或水平分量的单分量地震检波器(例如纵测线或横测线地震检波 器)。通常，在把水中检波器和地震检波器布设在海底45上时，它 们被排列成完全相同的空间阵列。还有，在一些实施例中，每个单个 水中检波器有一个用万向架固定的地震检波器放在该水中检波器附 近。测量船15按预先确定的间隔和位置引发能源20，而能源20产生 的信号被布设在海底45上的水中检波器阵列和地震检波器阵列接 收。对每个水中检波器和地震检波器，有单独的电信号发送到船35 上的记录系统。这些信号通常称作地震信号反射数据或简称地震数 据。这些地震数据由多道地震记录系统记录，它有选择地对这些随时 间变化的电信号放大、整形和记录在例如磁带上。所接收的信号通常 还被数字化(例如使用14位模数转换器)以利于分析。所接收的信 号通常还被显示。对地震信号数据的处理和显示在接收船35上进行， 或在单独的使用这些记录数据的地方进行。然而，本领域技术人员会 理解，可以使用多种地震记录和显示系统中的任何一种。

在一个更具体的例子中，电缆40和接收器50位于海底45供三 维、“海底电缆”操作，在测量船15以恒定速度沿着一组与电缆40 平行的测线移动的过程中，能源20被引发或者说“起爆”。然后接 收船收取电缆40，并把电缆40重新布设在与先前电缆位置有一距离 但与其平行的测线上。

在数据收集过程中，由能源20产生的地震波向下传播(下行地 震波)，如图中射线55所示原生波。这些原生波在地层间的界面上 被反射，如在地层75中的地层65和70之间的界面60处的反射。波 向上传播的反射波(上行地震波)是感兴趣的反射波，由射线80表 示。射线85所示混响是在水体25表面处的水-空气界面90处反射， 并在水体25中向下传播(也是下行地震波)射到接收器50上。接收 器50(水中检波器和地震检波器对)检测感兴趣的反射波。以及原生 波和多重混响波。接收器50产生电信号代表波场固有的压力和质点 速度变化，并把所产生的电信号经由电缆40传输到测量船35。在船 35内的记录仪器记录电信号，这些电信号其后被处理以得到地层75 的构造图。接收器阵列50位于自由表面附近，如空气-水界面90。 然而，在垂直地震剖面测量中的地震波记录过程中，例如多重混响波 能从其他自由表面反射，例如陆地表面上空气和地之间的边界，或在 水和水体底面上的海底之间的边界。

根据本发明的一个实施例，地震信号被处理，这里单一类型地震 信号从多分量接收器接收的地震数据中提取出来。产生一个掩蔽道作 为多分量接收器接收的地震数据的函数。单一类型地震信号代表多分 量接收器的一个分量所接收的或者上行或者下行的地震波。例如，在 一个实施例中，所提取的地震信号代表多分量接收器的一个分量接收 的下行地震波。在另一实施例中，所提取的地震信号代表多分量接收 器的一个分量接收的上行压缩地震波。在又一个实施例中，所提取的 地震信号代表多分量接收器的一个分量接收的上行剪切地震波。这些 地震信号是在水中检波器、垂直分量地震检波器或水平分量地震检波 器上提取的，在处理地震信号数据过程中提供质量控制和辅助地震数 据解释。

在图2A-2D的流程图中更详细地描述了本发明的系统和方法。 图2B-2D是流程图，说明本发明的系统和方法的一个例子，这里从 多分量接收器接收的地震数据中提取出一个分量接收的下行地震波 (图2B)，从多分量接收器接收的地震数据中提取出一个分量接收的 上行压缩地震波(图2C)以及从多分量接收器接收的地震数据中提取 出一个分量接收的上行剪切地震波。本发明的方法还用于从多分量接 收器接收的地震数据中识别单一类型地震信号。

在图2A中，在块300，由产生反射地震波和由多分量接收器接收 该地震波，从而得到地震数据。多分量接收器包括，例如，接收压力 数据用的压力传感器，接收垂直分量速度数据用的垂直分量速度检测 器和接收水平分量速度数据用的水平分量速度检测器。在部分305， 该系统包括产生一个掩蔽道作为多分量接收器接收的地震数据的函 数的装置。在部分310，系统包括利用部分305中产生的掩蔽道来从 多分量接收器接收的地震数据中识别和提取出单一类型地震信号的 装置。在部分305，在本发明的一个实施例中，产生掩蔽道进一步包 括每块315将多分量接收器的两个分量接收的地震数据(例如压力数 据和垂直分量速度数据)相乘以产生第一结果。在块320，识别出第 一结果的正/负符号以产生第一双值结果，并在块335用标度因子除 该第一双值因子以产生掩蔽道。在部分310，从多分量接收器接收的 地震数据中识别和提取出单一类型地震信号包括每块340将多分量接 收器的一个分量接收的地震数据与掩蔽道相乘的步骤。所提取的单一 类型地震信号代表多分量接收器的一个分量所接收的地震波(如下行 地震波)。

在块320，对第一结果的正/负符号的识别步骤是在逐个样本的基 础上产生的，并能由本领域已知的多种方法完成，例如将返回任意值 符号的一个FORTRAN指令程序。识别第一结果的正/负符号的另一方 法是取第一结果的均方根(rms)值以产生第一rms结果。然后将第 一rms结果设为值1。所以，在结果道中的每个样本或者是正1或者 是负1。然后将这一道与一正1值相加以产生第一正/负符号结果，使 该道的样本或为正/负2或零。第一正/负符号结果被因子2除，得到 双值结果道，它对每个样本或有正/负1或零，于是识别出第一结果 的正/负符号。然后，根据本发明用这一道产生掩蔽道。这些地震波 反射可以是压缩波、剪切波或从压缩到剪切振型的转换波。

在本发明的另一实施例中，产生掩蔽道进一步包括每块325将多 分量接收器的两个分量接收的地震数据(例如垂直分量速度数据和水 平分量速度数据)相乘，以产生第二结果。每块330识别出第一结果 的正/负符号以产生第二双值结果。在块335该第二双值结果与第一 双值结果相乘，然后除以标度因子以产生掩蔽道。接取单一类型地震 信号进一步包括将多分量接收器的一个分量接收的地震数据与掩蔽 道相乘，这里的单一类型地震信号代表多分量接收器的一个分量接收 的地震波。例如，在一个实施例中，提取出了多分量接收器的每个分 量接收的上行压缩地震波，而在另一实施例中，提取出了多分量接收 器的每个分量接收的上行剪切波。

图2B是说明本发明的系统与方法的一个实施例的流程图，这里 从多分量接收器接收的地震数据中提取出一个分量接收的下行地震 波。产生反射地震波和由多分量接收器接收该地震波，从而得到地震 数据。在块350，地震数据包含压力传感器(如水中检波器)接收的 压力数据(定义为“H”)，在块355，地震数据包含具有垂直分量的 速度检测器(如地震检波器)接收的垂直分量速度数据(定义为“V”)。

在部分360，产生掩蔽道作为多分量接收器接收的地震数据的函 数。在部分365，利用部分360中产生的掩蔽道从多分量接收器接收 的地震数据中识别和提取出单一类型地震信号。在部分360，产生掩 蔽道进一步包括将压力数据H和垂直分量速度数据V的样本相乘以产 生第一结果H*V道(在块370)。在块375，识别出第一结果H*V的 正/负符号以产生双值结果α。在块380将双值结果α除以标度因子以 产生掩蔽道。例如，从值1中减去双值结果α并除以标度因子2以产 生掩蔽道，定义为提取下行地震波所使用的掩蔽道TotalDOWN，如下式 所示：

TotalDOWN＝1/2(1-α)； 这里α＝H*V。

在部分365，从多分量接收器接收的地震数据中识别和提取出下 行地震信号进一步包括将多分量接收器的一个分量接收的地震数据 与掩蔽道TotalDOWN相乘的步骤。在块385，掩蔽道TotalDOWN与压力 传感器接收的压力数据H相乘，这里所提取的单一类型地震信号代表 压力传感器接收的下行地震波。然后显示提取出压力传感器接收的下 行地震波之后剩余的地震信号。在块390，掩蔽道TotalDOWN与垂直分 量速度检测器接收的速度数据V相乘，这里所提取的单一类型地震信 号代表垂直分量速度检测器接收的下行地震波。然后显示提取出垂直 分量速度检测器接收的下行地震波之后剩余的地震信号。

图2C是一流程图，说明本发明的系统与方法的另一实施例，这 里从多分量接收器接收的地震数据中提取出一个分量接收的上行压 缩地震波。产生反射地震波和由多分量接收器接收地震波，从而得到 地震数据。在块400，地震数据是压力传感器(如水中检波器)接收 的压力数据，在块405，地震数据是具有垂直分量的速度检测器(如 垂直分量地震检波器)接收的垂直分量速度数据V，在块410，地震 数据是具有水平分量的速度检测器(如沿纵测线的地震检波器)接收 的水平分量速度数据(定义为“I”)。

在部分415，产生掩蔽道作为多分量接收器接收的地震数据的函 数。在部分420，利用在部分415产生的掩蔽道从多分量接收器接收 的地震数据中识别和提取出单一类型地震信号。在部分415，产生掩 蔽道进一步包含将压力数据H和垂直分量速度数据V的样本相乘以产 生第一结果H*V道(在块425)。在块430，识别出第一结果H*V的 正/负符号以产生双值结果α。在块435，垂直分量速度数据V的样本 与水平分量速度数据I的样本相乘以产生第二结果V*I道。在块440， 识别出第二结果V*I的正/负符号以产生双值结果χ。

在块430，识别第一结果的正/负符号的步骤是在逐个样本的基础 上产生的，可由图2A中描述的多种本领域已知的方法完成。在块 440，识别第二结果的正/负符号的步骤也是在逐个样本的基础上产生 的，可由本领域已知的多种方法完成，例如返回任何值的符号的 FORTRAN指令程序。也可通过取第二结果的均方根(rms)值以产生第 二rms结果来识别第二结果的正/负符号。然后将第二rms结果设为 值1。所以，在得到的结果道中每个样本或为正1或为负1。然后将 这一道与一个正1值相加以产生第二正/负符号结果，使该道的样本 或为正/负2或为零。第二正/负符号结果除以因子2以得到双值结果 道，它对每个样本或有值正/负1或有值零，于是识别出了第二结果 的正/负符号。

在块445，双值结果α和χ相乘，以产生第三结果。例如，双值结 果α与一正1值相加，得到相加后的双值结果α(1+α)，而双值结果 χ与一正1值相加，得到相加后的双值结果χ(1+χ)。然后，每块 445，相加后的双值结果α与相加后的双值结果χ相乘，以产生第三结 果(1+α)*(1+χ)。然后将第三结果(1+α)*(1+χ)除以因 子4(在块450)，以产生掩蔽道，定义为提取上行压缩波所用的掩 蔽道PUP，如下式所示：

PUP＝1/4(1+α)*(1+χ)； 这里α＝H*V；χ＝V*I。

在部分420中，从多分量接收器接收的地震数据中识别和提取出 上行压缩地震信号进一步包括将多分量接收器的一个分量接收的地 震数据与掩蔽道PUP相乘的步骤。在块455，掩蔽道与压力传感器接收 的压力数据相乘，这里所提取的单一类型地震信号代表压力传感器接 收的上行压缩地震波。然后显示在提取出压力传感器接收的上行压缩 地震波之后剩余的地震信号。在块460，掩蔽道PUP与垂直分量速度检 测器接收的垂直分量速度数据相乘，这里所提取的单一类型地震信号 代表垂直分量速度检测器接收的上行压缩地震波。然后显示在提出垂 直分量速度检测器接收的上行压缩地震波之后剩余的地震信号。在块 465，掩蔽道PUP与水平分量速度检测器接收的水平分量速度数据相 乘，这里所提取的单一类型地震信号代表水平分量速度检测器接收的 上行压缩地震波。然后显示在提取出水平分量速度检测器接收的上行 压缩地震波之后剩余的地震信号。

图2D是一个流程图，说明本发明的方法与系统的又一实施例， 这里从多分量接收器接收的地震数据中提取出一个分量接收的上行 剪切地震波。产生反射地震波和由多分量接收器接收地震波，从而得 到地震数据。在块500，地震数据是压力传感器(如水中检波器)接 收的压力数据H，在块505，地震数据是具有垂直分量的速度检测器 (如垂直分量地震检波器)接收的垂直分量速度数据V，在块510， 地震数据是具有水平分量的速度检测器(如沿纵测线的地震检波器) 接收的水平分量速度数据(定义为“I”)。

在部分515，产生掩蔽道作为多分量接收器接收的地震数据的函 数。在部分520，利用在部分515产生的掩蔽道从多分量接收器接收 的地震数据中识别和提取出单一类型地震信号。在部分515，产生掩 蔽道进一步包括将压力数据H和垂直分量速度数据V的样本相乘以产 生第一结果道H*V(在块525)。在块530，识别出第一结果H*V的 正/负符号以产生双值结果α。在块535，垂直分量速度数据V的样本 与水平分量速度数据I的样本相乘以产生第二结果道V*I。在块540， 识别出第二结果V*I的正/负符号以产生双值结果χ。在块545，这两 个双值结果相乘，以产生第三结果。例如，对每块545，将双值结果 α与一正1值相加以产生一个相加后的双值结果α(1+α)，从正1 值中减去双值结果χ以产生相减后的双值结果χ(1-χ)，然后将相加 后的双值结果α与相减后的双值结果χ相乘以得到第三结果 (1+α)*(1-χ)。然后，在块550将第三结果(1+α)*(1-χ)除以标度因 子4以产生掩蔽道，定义为提取上行剪切地震波所用的掩蔽道SUP，如 下式所示：

SUP＝1/4(1+α)*(1-χ)； 这里α＝H*V；χ＝V*I。

在部分520，从多分量接收器接收的地震数据中识别和提取出上 行剪切波地震信号进一步包括将多分量接收器的一个分量接收的地 震数据与掩蔽道SUP相乘的步骤。在块555，掩蔽道SUP与压力传感器 接收的压力数据H相乘，这里所提取的单一类型地震信号是压力传感 器接收的上行剪切地震波。然后显示在压力传感器接收的上行剪切地 震波被提取出来之后剩余的地震信号。在块650，掩蔽道SUP与垂直分 量速度检测器接收的速度数据V相乘，这里所提取的单一类型地震信 号代表垂直分量速度检测器接收的上行剪切地震波。然后显示在垂直 分量速度检测器接收的上行剪切地震波被提取出来之后剩余的地震 信号。在块565，掩蔽道SUP与水平分量速度检测器接收的速度数据I 相乘，这里所提取的单一类型地震信号代表水平分量速度检测器接收 的上行剪切地震波。然后显示在水平分量速度检测器接收的上行剪切 地震波被提取出来之后剩余的地震信号。

下文进一步描述由乘积H*V和V*I的正/负符号产生双值结果α和 χ以供掩蔽道操作中使用：

当V，I和H都为正时，双值结果α为正，双值结果χ为正，掩蔽 道等式PUP为1，这里掩蔽道等式SUP和TotalDOWN为零；

当V，I和H都为负时，双值结果α为正，双值结果χ为正，掩蔽 道等式PUP为1，这里掩蔽道等式SUP和TotalDOWN为零；

当V和H为正而I为负时，双值结果α为正，而双值结果χ为负， 掩蔽道等式SUP为1，这里掩蔽道等式PUP和TotalDOWN为零；

当V和H为负而I为正时，双值结果α为正，而双值结果χ为负， 掩蔽道等式SUP为1，这里掩蔽道等式PUP和TotalDOWN为零；

当V和I为正而H为负时，双值结果α为负，而双值结果χ为正， 掩蔽道等式TotalDOWN为1，这里掩蔽道等式PUP和SUP为零；

当V和I为负而H为正时，双值结果α为负而双值结果χ为正，掩 蔽道等式TotalDOWN为1，这里掩蔽道等式PUP和SUP为零；

当H和I为负而V为正时，双值结果α为负，而双值结果χ为负， 掩蔽道等式TotalDOWN为1，这里掩蔽道等式PUP和SUP为零；以及

当H和I为正而V为负时，双值结果α为负，而双值结果χ也为负， 掩蔽道等式TotalDOWN为1，这里掩蔽道等式PUP和SUP为零。

图3-5的例子说明本发明的方法与系统在从地震反射数据中识 别和提取出单一类型地震信号方面的有效性。图3是说明本发明方法 的共深度点(CDP)道集，这里提取和显示了垂直分量地震检波器的 速度数据。在图3中，图片1显示多分量接收器接收的全部地震数据， 图片2显示提取出的垂直分量地震检波器接收的上行压缩波地震信 号，图片3显示提取出的垂直分量地震检波器接收的上行剪切波地震 信号，图片4显示垂直分量地震检波器接收的下行地震信号。

图4是说明本发明方法的共深度点(CDP)道集，这里提取和显 示了水中检波器的压力数据。在图4中，图片1显示多分量接收器接 收的全部地震数据，图片2显示提取出的水中检波器接收的上行压缩 波地震信号，图片3显示提取出的水中检波器接收的上行剪切波地震 信号，图片4显示水中检波器接收的下行地震信号。

图5是说明本发明方法的共深度点(CDP)道集，这里提取和显 示了水平分量地震检波器的速度数据。在图5中，图片1显示多分量 接收器接收的全部地震数据，图片2显示提取出的水平分量地震检波 器接收的上行压缩波地震信号，图片3显示提取出的水平分量地震检 波器接收的上行剪切波地震信号，图片4显示水平分量地震检波器接 收的下行地震信号。

尽管已显示和描述了最佳实施例，但可做各种修改和替换而不离 开本发明的精神和范围，应该理解，本发明并不局限于所说明的特定 形式。本领域技术人员将会理解，其他实施例、修改、等价物和变体 会落入所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。因此，应该理 解，本发明是通过举例方式而不是通过限定方式描述的。