[发明专利]一种三维三分量矢量波场分离的方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于地震数据分析领域，具体地说，涉及一种三维三分量矢量波场分离的方法和系统。

背景技术

在三维三分量矢量（3 DIMENSION 3 COMPONENT，3D3C）地震勘探来中，通常需要检波器来接受来自地下介质的地震波，包括纵波P和横波S。在其定义的O-Z-R-T三维正交坐标系中，其Z分量作为垂直分量的纵波P，R分量和T分量作为水平分量接收横波S，即沿X或Y水平方向的横波S中的一横波旋转变换到指向震源-检波器方位的R分量，将另外一横波变换到与震源-检波器方位正交的T分量，该过程可称为RT旋转变换。

当地下介质为各向同性且水平时，由于低速带的存在，可假设纵波P完全被Z分量接收，即纵波P具备真振幅，而RT旋转变换后的横波S能量可以集中到R分量上，与此同时，剩余的噪音分量则集中到T分量上。这种假设使早期的三维三分量地震勘探在岩性油藏、缝洞油气藏、煤炭以及煤层气等复杂储层的发挥了重要作用。

但是，在勘探条件以及勘探目标不断复杂的情况下，三维三分量（3DIMENSION 3 COMPONENT，3D3C）地震勘探的上述这种假设无法满足实际的要求，比如检波器接收的地震波发生“波型泄漏”现象，水平分量R、T与垂直分量Z都接收到纵波P与横波S的部分偏振投影。产生“波型泄漏”现象通常有如下两个原因：

1.纵波P不完全被Z分量接收

当低速带较浅、偏移距较大或者地维存在三维倾斜面时，纵波P会斜交地面出射，从而导致Z、R、T分量上均能接收到纵波P的能量。

2.横波S不完全被R分量接收

当低速带较浅、偏移距较大或者地维存在三维倾斜面时，横波S会斜交地面出射，导致Z、R、T分量上均能接收到横波S的能量，其中，R分量和T分量上接收到的横波S分别称为快横波SV、慢横波SH。当地下介质为各向异性介质如水平对称轴的横观各向同性介质（Horizontal transverse isotropic，HTI），或者倾斜对称轴的横观各向同性介质（Tilted Transverse Isotropic，TTI）时，会有横波分裂现象的产生，即不同含裂隙地层的快、慢横波复合在一起形成复合波，此时快横波SV、慢横波SH分别为横波S复合波在R、T分量上的投影。

可见，压制“波型泄漏”的效应是多分量地震数据处理的一个重要方面，也是难点所在，即如何有效分离纵波P、快横波SV、慢横波SH。

目前发展的算法主要有两大类：一类是基于波场“域”转换的方法，典型的方法有在f-k域滤波、tao-p域滤波等；另一类是基于地震波振动特性（极化特性）不同的滤波方法，例如偏振方向滤波、协方差矩阵特征值分析或解析信号分析极化滤波等。

例如，发明专利（公开号CN1404582A）是基于波动方程上下行波的分解，在Dankbaar.J.W.M.发表于1985年的文章（Geophys.Prosp.33:970-986）方法的基础上，通过波动方程的求散度和旋度的变换，分解涨缩P波和剪切S波；只是该专利技术克服了Dankbarr方法对于浅层低、降速带不适应问题，通过浅层速度结构的求取，校正了浅层各向异性或不均一性对深层纵、横波场分离所产生的误差。

专利（公开号CN101630017A）公开保护的是针对VSP数据的波场分离技术，通过仿射坐标变换实现。针对地面三分量地震勘探数据，该专利提出了一种仿射坐标变换和波场分离的实现方法与技术路线，但是该专利技术只能实现波场的分离，不能实现之后的再合成，无法真正有效地恢复波场的全振幅属性。

专利（公开号CN101251603A）只能对二分量进行处理，忽略了实际采集数据的三分量特征；在不断速度分析和抽道集过程中，速度比模型会破坏该方法的效果；该方法损伤了三分量地震信号所具有的矢量特征，保幅性差，不利于后续的解释与反演。此外，在波型泄漏严重的地区，或地表复杂信噪比较差的地区，尤其是浅层低、降速带厚度较薄的地区，该技术无法实现完全的波场分离。

以上方法都能在一定程度上实现波场分离，获得压制噪声后的地震波数据，但是由于其无法实现完全的波场分离，造成了地震数据分析时精确性不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维三分量矢量波场分离的方法和系统，基于两步仿射坐标系的旋转变换压制“波型泄漏”，对3D3C纵波P、快横波SV、慢横波SH的矢量波场进行分离，提高矢量波场的信噪比。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三维三分量矢量波场分离的方法，该方法包括：