多分量面波研究进展

随着多分量检波器和地震仪的广泛应用,针对地球壳幔结构成像、岩土工程探测、石油勘探等领域的多分量面波研究逐渐受到关注。在系统研究面波理论及相关方法技术的基础上,对多分量面波的研究现状进行了总结。首先简要介绍了面波相速度频散计算方法,列举了面波多模式频散曲线提取遇到的问题及相应的解决方法;然后重点介绍了多分量面波频散特征、偏振特征及多分量面波资料的处理和反演方法;接着介绍了旋转分量在面波分离和面波频散分析等方面的应用,最后讨论了多分量面波在石油勘探中的应用前景。不同分量的面波中包含了不同的速度频散信息,因此多分量面波反演有助于获得更准确的近地表速度结构,六分量观测能够更完备地刻画多分量面波频散及偏振特征,有助于识别和分离面波。目前多分量面波技术的研究在国内尚处于起步阶段,基于多分量面波频散及偏振等特征研发相应的面波处理和压制技术将是今后主要的研究方向之一。     

利用P波源三分量VSP检测裂缝

本文利用Ｐ波源三分量ＶＳＰ资料进行裂缝检测。首先通过对水平分量检波器定位，求取水平分量和垂直分量，进行Ｐ－ＳＶ波分离处理；然后对处理后的数据进行横波分裂分析，求取快横波偏振方位，确定裂缝方位。文中给出了实际资料的处理过程，其中有定位水平分量，水平横向分量和垂直同分量的求取以及震点的快速波偏振方向反演结果，即裂缝方向。实际资料分析表明，采用这套方法检测出的裂缝结构可以用于裂缝性储层的描述。     

转换波各向异性校正方法与应用

为了实现宽方位转换波精确成像,基于横波分裂理论并采用两分量旋转技术实现了转换横波分裂分析,利用宽方位转换波资料进行了多层裂缝介质的层剥离横波分裂分析,完成了转换波方位各向异性校正研究.首先,利用两分量旋转技术求出第一层裂缝介质的各向异性方向、快慢横波时差等参数,然后将快、慢横波时差应用于慢波数据进行慢波时差补偿,最后根据第一层的方位角将快波和补偿后的慢波旋转回原来的径向、横向分量,从而使第一个裂缝层的转换波径向、横向分量得到方位各向异性校正,第一层裂缝介质也转换为各向同性介质.依此类推,进行其下多层各向异性介质横波分裂分析,并对各层转换波进行方位各向异性校正.该方法已用于宽方位三维三分量数据处理,校正了转换波方位各向异性对成像的影响,提高了转换波径向分量的成像质量.     

为什么方位各向异性处理对于多分量地震是重要的？

对许多转换波进行了处理以便假定地下方位各向异性。甚至小规模的方位各向异性也会引起严重的S-波分裂，忽略这一点将影响转换波的最终处理质量。方位各向异性分析结果（从不同的位置、各点到局部和区域）能够影响在任何多分量地震数据中预计的结果。     

应用τ-p域矢量旋转的地震数据波场分离

高保真的弹性波波场分离已成为多波多分量地震勘探中的关键处理流程。常规波场分离方法可归纳为基于波场的运动学特征和基于波场的动力学特征两大类。前者在空间域或τ-p域对纵、横波波场进行分离,后者则侧重于计算不同波型的偏振特性,但二者均受制于各自的局限性,难以达到理想的分离效果。将波场的动力学与运动学特征相结合,文中提出一种基于τ-p域矢量旋转的波场分离方法。即以近地表纵波速度作为波场分离的关键参数,在τ-p域下对地震波数据的垂直分量与水平分量进行极性旋转,根据不同波型的偏振特性,实现将P-P波与P-SV波分离到各自的偏振方向上的目的。针对层状介质模型、Marmousi Ⅱ模型及实际地震资料的试算处理结果表明,该方法比传统方法能更精准地分离P-P波和P-SV波,解决了能量异常、波场混叠及空间假频等难题,分离后的波场保幅性较好。     

横波源三维地震资料矢量横波四分量旋转和快慢波分离技术

横波勘探在解决气云区构造成像、岩性油气藏储层精细描述等问题上具有明显优势。为解决柴达木盆地三湖地区纵波资料品质差的难题,首次开展了可控震源纵、横波联合激发的三维多波勘探探索试验,获得了九个分量三维地震资料。文中对横波源激发、检波器水平分量接收到的四个分量地震数据开展研究。横波不同于纵波,有着明显的矢量特性,而以往横波处理技术的研究,局限于二维横波处理或者建立在三维转换波地震资料处理基础上,对横波三维空间上复杂波场的矢量关系考虑不足,无法应用于三维横波地震资料。通过不断地研究与探索,初步形成了以四分量旋转和快、慢波分离技术为核心的矢量横波四分量配套处理技术,包括：横波四分量的矢量旋转、静校正、叠前道集处理、裂缝方位角求取、快慢波分离、速度分析及叠前偏移成像技术。应用该配套技术有效解决了横波勘探的矢量处理难题,获得了与纵波信噪比相当的高品质横波成像结果,在气云区构造成像、微小断裂识别等方面具有明显优势,对三湖地区岩性储层预测至关重要。     

多分量转换波地震勘探技术

多分量转换波地震勘探既具有纵波勘探深度大，资料采集相对容易和投资少的特点，又能反映地下介质的横波速度变化，该技术的这一特点，使岩石和油气的直接识别成为可能，同时，由于多分量的数据采集可以利用横波分裂产生的快慢横波时差，反映裂缝发育的主方向和发育密度，使得裂缝油气藏的勘探成为可能，如今，二者紧密相连的各向异性理论方法研究，已成为国内外地震勘探领域的研究热点之一；建立与完善多分量地震资料处理解释系统，是这这项技术发展的当务之急。     

三维转换波叠前方位各向异性校正技术

转换波成像与常规纵波成像不同的是转换波受方位各向异性的影响更为严重,相同反射点的快、慢波时差可达到40ms,严重影响转换波成像质量和分辨率。本文以横波分裂理论为基础,提出了一种叠前方位各向异性校正技术。该技术是基于共检波点叠加的层剥离转换波方位各向异性分析方法,并在叠前共检波点道集上进行方位各向异性校正。通过该技术在喇嘛甸工区的应用,得出T2层方位各向异性的主方位在67°～84°之间,快慢波时延在10～40ms之间。经过方位各向异性校正后,径向分量能量增强,切向分量能量减弱,提高了转换波成像质量和垂向分辨率。     

井间三分量检波器方位估算

井间三分量检波器的方位确定是井间资料处理的关键。井间地震观测通常采用分扇区的观测方式,其共检波点道集中的初至波应该具有相同的偏振轴。因而,可以在共检波点道集中,首先计算各道直达波的偏振系数,再用偏振系数作为权系数,采用加权最小二乘算法直接计算出检波器坐标中的主偏振方向,以此准确估算出检波器方位。这种处理方式能得到稳定可靠的井间波场水平径向分量和切线分量。     

多方位Walk-away VSP处理方法

从观测系统的定义、抽道集、速度分析、波场分离、纵波和转换波探度域成像等方面对多方位Walk-away VSP资料处理方法进行了讨论。首先利用数据分选技术从三维数据体中抽取不同方位的Walk-away VSP数据；然后通过综合三分量定位处理和中值滤波、f-k波波、τ-p变换、偏振分析等波场分离方法，将上行反射纵波（P-P波）和转换波（P-SV波）分离出来；最后根据速度分析结果建立速度模型，进行尝试域偏移成像，得到纵波和转换波的成像剖面。在垦71井区利用多方位Walk-away VSP资料处理方位法获得了很好的成像效果，偏移剖面与高精度三维地震剖面的品质相当。     

各向异性介质中横波特征的实验研究

本文利用剪切振动的超声换能器作为发射声源和接收器，在实验室内观测横波在已知的弹性结构的人工复合材料和裂隙细砂岩样品中的传播特征，由实验证实：（１）横波沿复合材料层面或岩样裂隙方向传播时，存在两种速度的横波，其中快横波的偏振方向平行样品的弹性结构方向（层面或定向裂隙）而慢横波的偏振方向垂直结构方向。（２）当入射横波（发射器或接收器）偏振方向与样品弹性结构方向平行或垂直时，只能观测到一种横波（快或慢横     

从单源VSP数据中提取横波分裂参数的算法

在横波地震勘探中,一个常见的应用就是利用多分量数据确定快横波（ｑＳ１）的极化方向以及它与分裂出的慢横波（ｑＳ２）之间的时间差。为确定这２个参数,通常采用２个正交震源,这已得到了较为系统的研究。但当只有单源数据时,通常必须假设介质是均匀各向异性介质。本文基于矢量褶积模型,导出了一个从单源多分量数据中获取横波各向异性参数的算法。此算法可以应用于均匀各向异性介质,也可以用于复杂地表及各向异性特性随深度变     

利用S波源VSP四分量检测裂缝

本文利用S波源VSP四分量资料进行裂缝检测。首先利用非零偏P波对S波源进行定位，再利用Alford旋转分离出快、慢横波，并求出快、慢波时差；最后用快、慢波时差计算各向异性因子以及裂缝密度。处理结果与钻井资料对比证明，S波源VSP四分量资料是研究岩体应力和裂缝结构的有力工具．也是进行裂缝方位探测和裂缝性储层描述的有效方法。     

地面记录的纵,横波分离

本文从弹性波方程出发导出了纵、横波分离公式，该式利用地面接收到的弹性波场的水平分量对垂直分量作修正，不仅消除了垂直分量中的横波成分，而且加强了其中的纵波成分的能量，从而分离出了纵波。同时样，利用弹性波场的垂直分量对水平分量作修正可得到横波。文中的纵、横波分离方程均采用有限差分法求解。此求解过程只涉及地表检波器接收到的弹性波场的各分量记录和地表波速，与震源及地下介质的结构及性质无关，该方法也适用于地     

各向异性介质中横波测试技术实验研究

依据发射和接收横波换能器偏振的转动方式,归纳总结了各向异性样品的3种测试方法,并通过相同的实验条件和各向异性样品详细分析了各种测试记录的特征。认为各向异性介质横波传播特性的研究,应有针对性地选择观测方法:用垂直偏振旋转法测试介质的各向异性结构方向,用平行偏振旋转法测量快、慢横波的波至时间。相对旋转偏振法则是垂直偏振旋转法和平行偏振旋转法的综合。同时,使用窄脉冲横波换能器,并对其偏振特征进行校正,以及借助辅助测试可以大大提高测试精度。     

转换波地震资料中面波的压制

转换波资料的信噪比较低，有效信号往往被面波干扰淹没，因此需要对面波进行压制，但是将面波作为线性干扰的压制方法很难得到好的效果。面波的频散和衰减以及近地表速度存在差异等特性，使得面波干扰在能量分布、道间时差和子波形态等方面都不同于数学意义上对线性同相轴的定义，更多地表现为“视”线性的特征。通过对面波能量和道间时差调整。使面波干扰更接近真正意义上的线性同相轴，可以增强利用，f-k滤波压制面波的能力，在一定程度上消除面波干扰对转换波处理的影响。利用该方法对某煤田和某油田的实际转换波资料进行了处理，面波得到了有效压制。转换波从面波的干扰背景下被很好地恢复出来。     

横波速度各向异性初步探讨：—多波勘探资料的应用

在纵波、SH 型横波资料处理和解释过程中,我们发现四川 HBC 地区地下介质普遍存在方向各向异性。当横波通过方向各向异性介质时,分裂成两个波:一个波的偏振方向与裂缝平行,叫快横波;另一个波的偏振方向与裂缝走向垂直,叫慢横波。采用相应的观测和处理方法,便可获得快横波和慢横波剖面。根据同一界面的快、慢横波的旅行时可以求得各向异性系数。同样,还可以利用 SH 波与转换波的速度比求取各向异性系数。各向异性系数的大小,反映了裂缝的发育程度。如果野外作了 X、Y 分量观测,室内又作了坐标旋转处理,那么,就可以进一步确定裂缝带的方向。如果未作上述工作,也可以根据构造线走向,大致确定裂缝带的发育方向。     

井间地震纵横波分离方法研究及应用

以VSP 和井间地震勘探为主的井孔地震资料采集需采用三分量地震采集技术,该技术能够记录下 信息丰富的地震波场,但是纵波波场和横波波场耦合在一起,成为多分量地震资料处理的重点和难点。通 过对井孔地震资料采集观测系统的分析和研究,结合纵波波场和横波波场在不同分量上的关系,可以得 到纵波和横波的极性与视速度,以及地震波到达检波器接收排列方向之间的关系。据此在基于Cauchy 分布的高分辨率Radon 变换的基础上,得到纵波波场和横波波场的分布关系,并在τ（截距时间）-p（视慢 度或斜率）域中利用极化滤波方法,实现纵波波场与横波波场的有效分离。通过正演模拟数据试算和实 际井间地震资料处理效果分析,认为该方法能够有效地分离纵波波场和横波波场,为后续纵横波的独立 成像奠定了基础。     

利用斯通利波估算火成岩地层渗透率

火成岩储层具有双重孔隙的特点,渗透率计算是其评价难点之一。 为提高地层渗透率的计算精度,从偶极声波成像测井（DSI）资料中提取了斯通利波、纵波和横波,并结合井径、密度及孔隙度等资料计算出了流体移动指数（QFM）,并建立了QFM与地层总有效渗透率的关系,进而估算出地层渗透率。该技术在松辽盆地深层火成岩中的成功应用证明了其有效性,从而可为类似油田的开发提供技术支持。