地震波的疊前分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地震勘探的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地震波的疊前分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在三維三分量（three-dimensionalthree-component, 3D3C)地震勘探中，垂直分 量（Z分量）以及兩個水平分量（X、Y)分量同時接收地震信號。按照傳統(tǒng)的三分量地震數(shù) 據(jù)的處理流程，3D3C地震數(shù)據(jù)的處理應(yīng)該以RT旋轉(zhuǎn)作為一開始的處理步驟，來將Ζ-Χ-Υ坐 標(biāo)系的地震信號轉(zhuǎn)換至Z-R-T坐標(biāo)系內(nèi)，其中R分量指向震源指向檢波點(diǎn)的方位，Τ分量的 方向與之正交。在地表是各向同性、水平分層以及速度較低的假設(shè)下，S波模式被認(rèn)為被R 分量接收，然而Τ分量只接收噪音，Ζ分量只接收噪音以及Ρ波模式。但是這個假設(shè)在大多 數(shù)的三分量地震勘探中是不可被接受的。
[0003] 當(dāng)?shù)貙又写嬖跇?gòu)造應(yīng)力時，常常會發(fā)育高角度裂縫，并表現(xiàn)為方位各向異性的特 征。方位各向異性會導(dǎo)致S波分裂為快橫波（S1波）以及慢橫波（S2波），它們各自有著不 同的波矢特征。S1波與S2波分別沿著平行以及垂直裂縫面的方向極化。S1波與S2波通 常會復(fù)合在一起，并被X與Υ檢波器同時接收，然而Ρ波被Ζ分量接收。RT旋轉(zhuǎn)后，復(fù)合S 波模式會由X、Υ分量轉(zhuǎn)換至R、Τ分量，各自被稱為SV波與SH波。
[0004] 在后續(xù)的處理中，SV與SH波被分別偏移成像。在傳統(tǒng)的方法中，S1波與S2波都 是從SV波與SH波的疊加剖面中進(jìn)行分離，并用來預(yù)測裂縫的發(fā)育。此類3C地震數(shù)據(jù)的處 理方法在近地表速度較低，地震射線近似垂直出射地表的情況下是可以接受的。但是，在大 多數(shù)情況下，空間中廣泛存在地層傾斜或者是巖石物性的方位差異會導(dǎo)致Ρ波以及分裂的 S波來自不同深度的反射界面并且被三分量檢波器接收，即所謂的"波型泄露"。因此，只用 水平分量的S波進(jìn)行裂縫參數(shù)的預(yù)測是不保幅的，甚至?xí)?dǎo)致結(jié)果的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種地震波的疊前分離方法，以解決所謂的"波型泄 露"從而導(dǎo)致裂縫參數(shù)的預(yù)測結(jié)果產(chǎn)生誤差的問題。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種地震波的疊前分離方法，包括：接收地震 波的Ρ波、S1波與S2波，其中所述Ρ波、S1波與S2波分別來自于不同反射點(diǎn)；將Ρ波、S1 波與S2波分別投影至Z-R-T坐標(biāo)系，以產(chǎn)生投影矩陣，其中Ζ為垂直分量，R為震源指向檢 波點(diǎn)的方位的分量，Τ為與R分量正交的分量；將Ρ波、S1波與S2波的矢量形成為合成矢 量；根據(jù)Ρ波、S1波與S2波的矢量方向上的基矢量，將合成矢量轉(zhuǎn)換成各向異性波向量矩 陣；對所述各項(xiàng)異性波向量矩陣進(jìn)行仿射坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)變換，以產(chǎn)生波分離矩陣。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，通過沒有對各向異性波場做任何正交極化的假設(shè)條件 下，將投影至Z-R-T坐標(biāo)系的Z、R、T分量上的地震波轉(zhuǎn)換到純Ρ波、S1波以及S2波的真實(shí) 波矢方向上，以利于后續(xù)的真振幅成像以及反演處理，從而解決所謂的"波型泄露"從而導(dǎo) 致裂縫參數(shù)的預(yù)測結(jié)果產(chǎn)生誤差的問題。
【附圖說明】
[0008] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0009] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三分量的地表檢波器在某一時窗內(nèi)接收的地震波場 的不意圖；
[0010] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的Z-R-T坐標(biāo)系下的P、S1和S2波矢量的示意圖；
[0011] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的地震波的疊前分離方法的流程圖；
[0012] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的波矢疊加的示意圖；
[0013] 圖5(a) -圖5(f)分別是仿射坐標(biāo)系下的P波、S1波與S2波的分離的示意圖，其 中，圖5 (a)是合成純的P波、S1波與S2波；圖5 (b)是Z分量、R分量、T分量的合成記錄； 圖5(c)是加入10%隨機(jī)噪音后的Z分量、R分量、T分量的合成記錄；圖5(d)是加入10% 噪音水平時仿射坐標(biāo)系波場分離后的P波、S1波與S2波記錄；圖5(e)是加入50%隨機(jī)噪 音后的Z分量、R分量、T分量的合成記錄；圖5 (f)是加入50%噪音水平時仿射坐標(biāo)系波場 分離后的P波、S1波與S2波記錄；
[0014] 圖6(a)-圖6(c)分別是不同噪音水平下的矢端曲線圖，其中，圖6(a)是無噪音； 圖6 (b)是10 %噪音水平；圖6 (c)是50 %噪音水平；
[0015] 圖7 (a)是不同噪音水平下波矢疊加法計(jì)算的P波與Z軸、R軸、T軸正方向的夾角 的示意圖，其中P波矢量與Z軸、R軸以及T軸夾角的真實(shí)值分別為10°、84°與82°;
[0016] 圖7(b)是不同噪音水平下波矢疊加法計(jì)算的S1波與Z軸、R軸、T軸正方向的夾 角的示意圖，其中S1波矢量Z軸、R軸以及T軸夾角的真實(shí)值分別為110°、140°與57°;
[0017] 圖7(c)是不同噪音水平下波矢疊加法計(jì)算的S2波與Z軸、R軸、T軸正方向的夾 角的示意圖，其中S2波矢量Z軸、R軸以及T軸夾角的真實(shí)值分別為85°、55°與35°;
[0018] 圖8(a)是數(shù)值模擬中的P波的射線路徑圖；
[0019] 圖8(b)是數(shù)值模擬中的分裂S波的射線路徑圖；
[0020] 圖9(a)是Z分量的裂縫模型模擬數(shù)據(jù)的示意圖，其中噪音水平為40% ;
[0021] 圖9(b)是R分量的裂縫模型模擬數(shù)據(jù)的示意圖，其中噪音水平為40%
[0022] 圖9(c)是T分量的裂縫模型模擬數(shù)據(jù)的示意圖，其中噪音水平為40% ;
[0023] 圖10 (a)是P波的仿射坐標(biāo)系分離后的純波場的示意圖；
[0024] 圖10 (b)是S1波的仿射坐標(biāo)系分離后的純波場的示意圖；
[0025] 圖10 (c)是S2波的仿射坐標(biāo)系分離后的純波場的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 本發(fā)明的主要思想在于，基于沒有對各向異性波場做任何正交極化的假設(shè)條件 下，將投影至Z-R-T坐標(biāo)系的Z、R、T分量上的地震波轉(zhuǎn)換到純P波、S1波以及S2波的真實(shí) 波矢方向上，以利于后續(xù)的真振幅成像以及反演處理，從而解決所謂的"波型泄露"從而導(dǎo) 致裂縫參數(shù)的預(yù)測結(jié)果產(chǎn)生誤差的問題。
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本 發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
[0028] 首先，圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三分量的地表檢波器在某一時窗內(nèi)接收的地震 波場的示意圖。如圖1所示，地表檢波器的三個分量在某一時窗內(nèi)可能同時接收P波、S1波 與S2波。由于P波的傳播速度快，所以同一時窗內(nèi)的P波的反射是來自更深的反射點(diǎn)A， S1波與S2波可能分別來自同一界面鄰近的兩個反射點(diǎn)B與C。由于反射點(diǎn)B、C的距離較 近，可以假設(shè)兩點(diǎn)位置的裂縫參數(shù)具有相似性，所以S1波與S2波在R-T平面內(nèi)矢量投影的 夾角接近90°。但在三維空間內(nèi)，S1波與S2波的矢量方向不是正交的。由于同一時窗內(nèi) 的P波矢量來自更深的反射點(diǎn)，所以P波與S1波、S2波的矢量方向兩兩均不正交，矢量波 場的分離必須通過非正交的仿射坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)變換才能實(shí)現(xiàn)。
[0029] 當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)存在裂縫時，如圖2所示，三分量的地表檢波器在某一時刻會同時接 收來自不同反射點(diǎn)的P波、S1波與S2波，且在三分量的地表檢波器上都會出現(xiàn)投影，分別 投影至Z-R-T坐標(biāo)系，如公式（1)所示：
[0030]
⑴
[0031] 其中，P、Sl、S2分別為P波、S1波與S2波的矢量，ez、％和e及別為Z、R和T方 向的基矢量，Pz、Slz、S2Z分別為P波、S1波與S2波在Z坐標(biāo)上的振幅，PR、S1R、S2R分別為 P波、S1波與S2波在R坐標(biāo)上的振幅，PT、S1T、S2T分別