[发明专利]X、Z两分量波场矢量合成方法

说明书

技术领域

本发明属于石油物理勘探中地震资料处理解释领域，特别是一种X、Z两分量波场矢量合成方法。

背景技术

地下地层多为成层状分布，它们是由不同地质时期的沉积物经过沉积、埋藏、压实、成岩等，以及后期的构造形变、风化、侵蚀等漫长的地质作用而形成的。与此同时，死去的动、植物尸体夹裹在泥土、沙粒中随之一起被埋藏在地下，在一定的地下温热条件下，埋藏在地下的有机质经过一系列生化、催化等降解作用，就变成了天然气和石油。这些生成的石油和天然气在经过运移，到达有空隙、裂缝、溶洞等储集空间的砂岩等地层以后，在封盖条件具备的情况下，就保存了起来。这样，就形成了等待开发的油气臧和油田。地震勘探就是一种寻找和发现埋藏于地下的石油的地球物理勘探方法。

地震勘探的简单工作原理是：利用人工地震方法——如爆炸，在地面产生振动，激发的地震波向地下传播，遇到岩层后发生发射，向上传播到地面，在地面上用检波器接收这种地层反射信号数据；而后对这些携带有地质岩层界面信息的信号数据经过地震资料计算机处埋流程，进一步对信号数据进行处理，将地质界面的空间分布状态比较直观地描述出来，利用这种处理结果便可寻找潜在油气藏。

由于地下介质的复杂性，地下传播着的地震波场是极其复杂多变的，复杂性的表现之一便是波型的转换，即激发产生的震源纵波随着在地下连续传播会发生波型的转换，生成两类转换横波，同理，横波震源激发时也同样如此。这些不同种类的波场都可以用于油气藏的勘探，只不过不同种类的波需要采用不同的勘探技术而已。不同的波场可单独用来进行油气勘探，也可几个联合起来进行油气勘探。就纵波及其转换波联合地震勘探技术而言，其勘探过程大致可分为三步，第一步：多波地震信号野外采集，这项工作在室外完成。在野外，纵波震源人工激发产生纵波从地面向下传播，在地面用多分量检波器接收纵波和转换波地震信号就完成了多波地震信号的野外采集工作。第二步：多波地震信号室内处理，在野外采集到的地震资料叫做原始资料，其中含有很多噪音，这些噪音淹没了有用的地震信息，须加以滤除；同时，针对转换波的传播特点有针对性地研制专门的处理方法与技术，如转换波静校正方法、转换波共转换点位置的计算与共转换点道集的抽取方法、波场分离、波场合成、转换波速度分析方法、转换波偏移成像方法等，从而使多波地震信号得以显现和增强。这个过程就叫做信号的处理，通常是在大型计算机上研制专门的方法和软件来完成。第三步：多波地震资料联合解释，对多波地震信号室内处理结果进行解释、分析，识别和寻找能够反映含油气地层的特征多波地震信号，从而为找油找气提供可靠的地震依据。这三步环环相扣，前一步是后一步成功的基础，尤其是第二步，既是基础，又是前后两步衔接关乎整个勘探成败的关键所在，只有尽可能最大化地、真实地将有效地震信号处理出来，使之最大可能真实地反映地下地层的变化，尤其是与油气有关的变化，才能有效地提高地震勘探的成功率。本发明属于第二步室内一系列处理过程中的其中一项，是增强地震信号强度、接近真实地将有效地震信号处理出来的关键环节。

二分量波场合成技术研究现状大致如下所述：

对于常规的P波即纵波资料来说，只需用一个分量就可以记录下几乎所有的信息。由于S波即横波的波前会发生偏振，也就是粒子运动方向与传播方向正交，所以与P波的情况就有很大差异。当S波接近垂直到达地表时，它在水平面上产生极化。转换波产生过程中，P波反射后会转换成垂直平面内的极化SV波和水平平面内的极化SH波。对于三维记录的S波，不同方位角上的震源产生的波，极化方向随方位角的不同而不同。因此，必须由两个正交的水平检波器来记录所有炮点和检波器方向上的S波，来自不同方向的反射S波被这两个检波器记录下来。在多波、多分量野外采集中，水平X分量基本上沿测线方向，而水平Y分量垂直于测线方向，处理过程中需要通过水平分量的旋转处理才能够得到指向炮点—检波点连线的径向方向的SV分量和与之垂直的SH分量，正如图1a与图1b分别示出的水平分量旋转前后示意图。

从物理意义上讲，水平分量旋转就是绕垂向轴转动两个水平分量，得到两道的结果数据。实际上数据本身是不变的，只是我们观测数据的角度不同而已。在数学意义上，旋转就是两个水平分量的线性合并，其数学式如下：

                        x′(t)＝Rx(t)