重，三分量檢波器同時(shí)接收到P波、S1波與S2波的部分 投影。將無噪音情況下得Z、R、T三分量地震數(shù)據(jù)投影成圖6 (a)所示的矢端曲線圖可以看 出：三種矢量波場在三分量記錄上雖然有重疊，但是波矢方向依然能夠清晰分辨。將Z、R、 T三分量地震數(shù)據(jù)分別加入10%與50%的隨機(jī)噪音后得到圖5(c)、圖5(e)，其對應(yīng)的矢端 曲線圖為圖6(b)、圖6(c)，可以看出：10%的隨機(jī)噪音降低了矢端曲線圖上波矢方向的分 辨能力，但是三個(gè)矢量波場的波矢方向還是能夠確定的；50%的隨機(jī)噪音完全打亂了正常 的波矢方向，矢端曲線圖非常雜亂，為波矢方向的確定造成很大的難度。
[0062] 通過前述波矢疊加法，分別在10%與50%的噪音水平下進(jìn)行了矢量波場的分離 測試，其結(jié)果如圖5(d)、圖5(f)，可以看出：在10%的噪音水平下，P波、S1波與S2波的波 場得到較好的分離，相位與圖5(a)匹配較好；在50%的噪音水平下，P波、S1波與S2波的 波場分離效果也是令人滿意的。
[0063] 由波矢量的傾角與方位角可以計(jì)算出波矢量分別與R軸、T軸正方向的夾角為 sin(<9)cos(幻與sin (i?)sin (P)，則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°，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°，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°。圖7為不同噪音水平下 計(jì)算出的波矢量與坐標(biāo)軸的夾角曲線，可以看出隨著噪音水平的遞增，波矢疊加法得到的 波矢量與坐標(biāo)軸的夾角與真實(shí)值之間非常接近，沒有表現(xiàn)出較大的波動(dòng)。這說明波矢疊加 法在求解波矢方向上是穩(wěn)定的，因此可以應(yīng)用至實(shí)際地震數(shù)據(jù)的處理。
[0064] 接著，利用表1所示的理論裂縫模型數(shù)據(jù)進(jìn)行了射線追蹤數(shù)值模擬 (Thomsen, 1995)，模擬的波場類型如圖8(Ortegaet.al.，2000)，對應(yīng)的合成三分量記錄如 圖 9。波場包括PP、PPPP、PS1、PS2、PPS1S1、PPS1S2、PPS2S1 和PPS2S2。由于含裂縫地層有 兩層，所以第二個(gè)界面的反射S波會(huì)出現(xiàn)多次的橫波分裂。我們將合成的三分量記錄（圖 9)加入40%的隨機(jī)噪音，滑動(dòng)時(shí)窗用的是200ms，P波、S1波以及S2波場分離的結(jié)果如圖 10所示。
[0065] 表1.理論裂縫模型參數(shù)
[0066]
[0067] 由上述內(nèi)容，可以看出：1、Z分量與R分量上的P波波場得到分離；2、第一個(gè)界面 的反射S波分裂成PS1與PS2后，兩者時(shí)差雖小，但是波場分離效果較好；3、第二的界面的 分裂S波被分離成PPS1S1與PPS2S1 (圖9b)和PPS1S2與PPS2S2 (圖9c)。因此即使在噪 音條件下，炮集數(shù)據(jù)的分離效果是非常好的。
[0068] 綜上所述，本發(fā)明通過沒有對各向異性波場做任何正交極化的情況下，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。
[0069] 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種地震波的疊前分離方法，其特征在于，包括： 接收地震波的P波、Sl波與S2波，其中所述P波、Sl波與S2分別來自于不同反射點(diǎn)； 將P波、Sl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Z為垂直分量， R為震源指向檢波點(diǎn)的方位的分量，T為與R分量正交的分量； 將P波、Sl波與S2波的矢量形成為合成矢量； 根據(jù)P波、Sl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； 對所述各向異性波向量矩陣進(jìn)行仿射坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)變換，以產(chǎn)生波分離矩陣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震波的疊前分離方法，其特征在于，所述投影矩陣滿足如 下公式：其中，P、Sl、S2分別為P波、Sl波與S2波的矢量，ez、％和e τ分別為Z、R和T方向的 基矢量，pz、Slz、S2^別為P波、Sl波與S2波在Z坐標(biāo)上的振幅，P R、S1R、S2^別為P波、 Sl波與S2波在R坐標(biāo)上的振幅，PT、S1T、S2T分別為P波、Sl波與S2波在T坐標(biāo)上的振幅。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震波的疊前分離方法，其特征在于，所述合成矢量滿足如 下公式： A = Z+R+T, 其中，A為合成矢量，Z為合成矢量在Z方向的矢量、R為合成矢量在R方向的矢量，T 為合成矢量在T方向的矢量， 其中，Z、R、T滿足如下公式：其中，ez、％和~分別為Z、R和T方向的基矢量，Pz、Slz、S2A V別為P波、Sl波與S2 波在Z坐標(biāo)上的振幅，PR、S1R、S2R分別為P波、Sl波與S2波在R坐標(biāo)上的振幅，P T、S1T、S2T 分別為P波、SI波與S2波在T坐標(biāo)上的振幅。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震波的疊前分離方法，其特征在于，所述各向異性波向量 矩陣滿足如下公式：其中，Z為Z方向的矢量、R為R方向的矢量，T為T方向的矢量P、SI、S2分別為P波、Sl 波與S2波的矢量，cos (eP，ez)為P波基矢量與Z方向基矢量夾角的余弦，cos (eP，eR)為P波 基矢量與R方向基矢量夾角的余弦，cos (eP，eT)為P波基矢量與T方向基矢量夾角的余弦， cos (esl，ez)為Sl波基矢量與Z方向基矢量夾角的余弦，cos (esl，eR)為Sl波基矢量與R方 向基矢量夾角的余弦，cos (esl，eT)為SI波基矢量與T方向基矢量夾角的余弦，cos (eS2, ez) 為S2波基矢量與Z方向基矢量夾角的余弦，cos (eS2, eR)為S2波基矢量與R方向基矢量夾 角的余弦，cos (eS2, eT)為S2波基矢量與T方向基矢量夾角的余弦。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震波的疊前分離方法，其特征在于，所述波分離矩陣滿足 如下公式：其中，P、SI、S2分別為P波、Sl波與S2波的矢量，Z為Z方向的矢量、R為R方向的矢 量，T為T方向的矢量，cos (eP，ez)為P波基矢量與Z方向基矢量夾角的余弦，cos (eP，eR) 為P波基矢量與R方向基矢量夾角的余弦，cos (eP，eT)為P波基矢量與T方向基矢量夾角 的余弦，cos (esl，ez)為Sl波基矢量與Z方向基矢量夾角的余弦，cos (esl，eR)為Sl波基矢 量與R方向基矢量夾角的余弦，cos (esl，eT)為Sl波基矢量與T方向基矢量夾角的余弦， cos (eS2, ez)為S2波基矢量與Z方向基矢量夾角的余弦，cos (eS2, eR)為S2波基矢量與R方 向基矢量夾角的余弦，cos (eS2, eT)為S2波基矢量與T方向基矢量夾角的余弦。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地震波的疊前分離方法，其中該方法包括接收地震波的P波、S1波與S2波，其中所述P波、S1波與S2波分別來自于不同反射點(diǎn)；將P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Z為垂直分量，R為震源指向檢波點(diǎn)的方位的分量，T為與R分量正交的分量；將P波、S1波與S2波的矢量形成為合成矢量；根據(jù)P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。通過本發(fā)明，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。
【IPC分類】G01V1/28
【公開號(hào)】CN105425287
【申請?zhí)枴緾N201510757298
【發(fā)明人】蘆俊, 王赟
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月9日