地震sh波三維勘探采集與處理的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地震SH波三維勘探采集與處理的方法，本方法為采用一種地震SH波三維勘探震源裝置作為激發(fā)SH波的震源，獲取到以震源為中心沿震源外盤的切向方向傳播的SH波。在野外勘探進行資料采集的過程中，按照三維多波勘探的方式布置三分量檢波器，檢波器的X分量方向要平行于測線方向(inline)布置，便于后期的計算處理。本方法將采集到的三維SH波道集進行徑向‐切向旋轉預處理，預處理后的數據可以按照常規(guī)的三維縱波勘探數據處理方法進行。本方法使工程地質和金屬礦產勘察等三維地震勘探工作變得簡單高效，對三維反射SH波地震勘探的推廣應用起到積極的作用。
【專利說明】地震SH波三維勘探采集與處理的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種地震SH波三維勘探采集與處理的方法，屬于地震、地質勘探技術 領域。

【背景技術】
[0002] 橫波是二種體波之一，命名為S波（secondary wave,或shear wave,)是因為它 的速度僅次于縱波（P波，傳播速度最快的地震波）。S波在地球內部介質傳播過程中，質點 的震動方向與地震波能量傳遞方向是垂直的，這與P波是不同的。S波通過彈性介質傳播， 而主要的恢復力來自于剪切效應。
[0003] 地震橫波勘探有兩種類型，一種是SV波，是指質點在包括射線在內的鉛垂面內振 動的橫波，即質點的振動和波的傳播射線都在通過測線的鉛垂面內，水平檢波器沿X方向 布置；一種為SH波，是質點在水平面內振動的橫波，波在射線平面內傳播時，質點的振動在 垂直于射線平面的水平面內振動，水平檢波器沿Y方向布置。
[0004] SH波勘探的優(yōu)勢：
[0005] ①、在地震勘探【技術領域】中，橫波與縱波相比，具有速度低、頻率低、波長短，且不 受地下水影響的優(yōu)點。因此，橫波地震勘探可以達到縱波地震勘探所無法達到的分辨率和 精確度，能更好的探測第四紀覆蓋層厚度及其下伏基巖小構造。
[0006] ②、SH波波場相對簡單。當入射波為SH波時，SH波在反射過程中一般不會產生轉 換波，只產生同類的反射和透射波，而不發(fā)生波形的轉換，也就是所謂的自生波。常規(guī)反射 縱波勘探中，入射縱波（P波）會在介質分界面轉換為SV波，在SV、P波相會并干涉的情況 下就會有瑞雷面波的出現。瑞雷面波在反射地震勘查中是作為干擾波存在的，能量特別強， 多數的處理手段就是圍繞著壓制這個干擾而進行的。
[0007] ③、SH波數據處理容易。在石油、煤田等反射縱波地震勘探中，由于勘探目的層比 較深，特別是淺層土壤或風化層的速度比較低，反射縱波和面波的視速度差異很大，在采集 的時候用檢波器組合方法，并（或）采用多次覆蓋觀測系統進行共中心點疊加的方法，可以 有效壓制瑞雷面波。但在工程勘察領域的淺層地震勘探中，由于勘探目的層很淺，只有幾 米?幾十米，反射縱波與瑞雷面波的視速度差異變小，且采集的時候無法使用檢波器組合 方法，加上成本的問題覆蓋次數也不高，壓制瑞雷面波的方法不再有效，常規(guī)的淺層反射縱 波地震勘探效果較差。而在SH波勘探中則不會接收到高能量的瑞雷面波，數據采集和處理 都相對簡單。
[0008] ④、橫波速度是巖土工程和建筑工程中的一個關鍵參數，它與土力學和基礎工程 學中的地層硬度（強度）密切相關，也是評價地下巖土動力學行為和進行地震區(qū)劃的重要 參數。
[0009] 由于上述原因，SH波在工程勘察中具有很大的優(yōu)勢，二維SH波淺層地震勘探正逐 漸發(fā)展和得到推廣。
[0010] 三維SH波勘探的困難：三維SH波地震勘探主要有兩個困難：⑴、激發(fā)SH波困難； ⑵、目前還沒有三維SH波數據處理的任何經驗。
[0011] ⑴、由于激發(fā)SH波困難，需要開發(fā)三維SH波震源。由于SH波的振動垂直于傳播 方向，故在二維勘探時激發(fā)SH波比較容易。例如，使用一個有一定長度的帶釘子的木塊安 放在地球表面，并垂直于測線方向，錘擊木塊的兩頭，即可激發(fā)出SH波；接收時采用水平振 動的橫波檢波器，橫波檢波器的方向垂直于測線方向與木塊的方向平行。但在三維情形下， 傳統的SH波激發(fā)方式，無法激發(fā)出在各個方向傳播的SH波。因此需要開發(fā)一種能適用于 三維地震勘探的激發(fā)SH波的震源。
[0012] ⑵、由于目前還沒有三維SH波數據處理的任何經驗，因此需要解決如何方便進行 三維反射SH波地震數據處理。三維反射縱波地震數據的處理具有非常成熟的處理方法和 處理技術，并形成了相應的地震處理軟件。SH波有著與縱波完全相同的對稱反射波傳播路 徑，如果能將三維反射SH波地震數據，放在三維反射縱波地震處理軟件上進行處理，這對 三維反射SH波地震勘探的應用和推廣，將是突破性的進步。


【發(fā)明內容】

[0013] 本發(fā)明的目的是為了解決三維淺層反射SH波地震的勘探問題，尤其是針對性地 解決前述如何方便地進行三維反射SH波地震數據處理，而提供一種地震SH波三維勘探采 集與處理的方法，且所提供的方法能避免淺層三維縱波（P波）勘探過程中高能量瑞雷面波 的出現，以及可簡化數據處理得到反映地下結構的數據體，同時獲得巖土工程中的重要參 數--橫波速度。
[0014] 為實現上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是：提供一種地震SH波三維勘探采集與 處理的方法，按如下步驟操作：
[0015] 步驟⑴、采用一種地震SH波三維勘探震源裝置作為激發(fā)SH波的震源，所述的裝置 以旋轉模式激震，激發(fā)的SH波沿激震震源外盤做切向振動并四周傳播，質點振動垂直于傳 播方向；
[0016] 步驟⑵、對震源裝置激震出的三維SH波，在野外進行反射波勘察資料采集的過程 中，按照常規(guī)的三維地震反射波勘探法檢波器的排列方式進行數據采集，采集所用的檢波 器采用三分量檢波器，按照測線的方向，將檢波器布置成一致的方向；即檢波器的X分量方 向要平行于測線方向布置，便于后期的處理計算；
[0017] 步驟⑶、按照檢波器P(Xc;，y。）和激振點S(xs，y s)的位置計算出以震源為中心的射 線和測線之間的夾角^將每一個道集中的所有數據點按照坐標旋轉的方式進行數據轉換， 所述的夾角

【權利要求】
1. 一種地震SH波三維勘探采集與處理的方法，其特征在于：按如下步驟操作： 步驟⑴、采用一種地震SH波三維勘探震源裝置作為激發(fā)SH波的震源，所述的裝置以旋 轉模式激震，激發(fā)的SH波沿激震震源外盤做切向振動并四周傳播，質點振動垂直于傳播方 向； 步驟⑵、對震源裝置激震出的三維SH波，在野外進行反射波勘察資料采集的過程中， 按照常規(guī)的三維地震反射波勘探法檢波器的排列方式進行數據采集，采集所用的檢波器采 用三分量檢波器，按照測線的方向，將檢波器布置成一致的方向；即檢波器的X分量方向要 平行于測線方向布置，便于后期的處理計算； 步驟⑶、按照檢波器P(Xc;，y。）和激振點S(xs，ys)的位置計算出以震源為中心的射線和 測線之間的夾角，將每一個道集中的所有數據點按照坐標旋轉的方式進行數據轉換，所述 的夾角
5 步驟⑷、轉換后的數據進行共面元或共中心點抽道集，按照常規(guī)的彎線和面積三維縱 波勘探抽道集方法即可達到目標； 步驟(5)、將抽道集的數據進行等同于常規(guī)三維縱波地震反射波法處理方式進行。
2. 根據權利要求1所述的地震SH波三維勘探采集與處理的方法，其特征在于：步驟⑴ 所述地震SH波三維勘探震源裝置，包括步進電機、伺服控制器組、傳動軸、震源激震箱體， 步進電機內部自帶編碼器，編碼器通過連接線與伺服控制器組電連接；所述的伺服控制器 組包括信號發(fā)生器、伺服驅動器；步進電機的輸出軸軸心通過軸承連接傳動軸，傳動軸隨軸 心轉動，傳動軸上安裝有對稱的扇葉，扇葉上設有增加重量的固定栓，扇葉與震源激震箱體 的外盤連接；所述的震源激震箱體以步進電機的輸出軸軸心為中心軸，震源激震箱體由上 蓋和內、外盤組成，上蓋與外盤連接，所述的內、外盤底部均焊接有金屬釘齒；步進電機的輸 出軸軸心穿過內盤的中心，在內盤底部的軸心末端焊接有金屬的底錐，內盤底部的底錐和 釘齒用于將裝置固定于地面；步進電機通過傳動軸驅動扇葉帶動外盤、上蓋圍繞內盤轉動， 外盤轉動使外盤底部的釘齒和地面之間產生切向的震動，產生各個方向的SH波。
3. 根據權利要求1所述的地震SH波三維勘探采集與處理的方法，其特征在于：步驟⑶ 所述檢波器采集到的三維SH波是沿震源切向方向在X方向上的分量，對于每一炮每一個檢 波點的接收角度都不一樣，需要進行角度的旋轉，旋轉后所得到的局部坐標位置相對于全 局坐標（x，y，z)產生了變化，Z分量在各個位置不發(fā)生變化，則兩個坐標系下的轉換公式如 下： ⑴ (2) (3) 也就是將關于時間的函數
里過角度- = 進行了轉換，并構成新函數
'x'(t)=0 <y(t) '夾角 是炮檢點連線與測線之間的夾角，按照檢波器P(Xc;，y。）和 7, (t) 激振點S(xs，ys)的位置計算出的，隨激震的位置和接收檢波點的位置而變化；處理過程中， 需將每一個道集中的所有數據點按照坐標旋轉的方式進行轉換。
【文檔編號】G01V1/20GK104090295SQ201410283668
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權日:2014年6月23日
【發(fā)明者】李廣超, 朱培民, 郭玉松, 張毅, 謝向文, 馬若龍 申請人:黃河勘測規(guī)劃設計有限公司, 中國地質大學（武漢）