劉紅愛(ài) 馬昭軍 甘其剛

1.成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院 2.中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院德陽(yáng)分院

基于Alford旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換波各向異性校正技術(shù)

劉紅愛(ài)1馬昭軍2甘其剛2

1.成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院 2.中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院德陽(yáng)分院

橫波穿過(guò)裂縫時(shí)會(huì)分裂為沿著裂縫的快橫波和垂直裂縫的慢橫波,在轉(zhuǎn)換波處理時(shí)為了提高徑向分量的成像質(zhì)量,通常需要進(jìn)行橫波分裂方位各向異性校正處理。為此,通過(guò)構(gòu)建互相垂直的徑向和橫向分量對(duì),實(shí)現(xiàn)了A lfo rd旋轉(zhuǎn)方法對(duì)轉(zhuǎn)換波數(shù)據(jù)的快慢橫波分離,并完成了轉(zhuǎn)換橫波分裂方位各向異性校正處理。首先,在淺層時(shí)窗內(nèi)根據(jù)快、慢橫波分離方法得到裂縫方向以及快、慢橫波,并求取快、慢橫波之間的時(shí)延;然后,將時(shí)延應(yīng)用于慢橫波作時(shí)延補(bǔ)償;最后,將快橫波和時(shí)延補(bǔ)償后的慢橫波旋轉(zhuǎn)回原來(lái)的徑向和橫向方向,得到新的徑向和橫向分量。依照該方法對(duì)川西地區(qū)地震勘探資料中深層或深層時(shí)窗內(nèi)的轉(zhuǎn)換波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,大大改善了轉(zhuǎn)換波徑向分量的成像質(zhì)量。

轉(zhuǎn)換波 各向異性 A lfo rd旋轉(zhuǎn) 快波 慢波 四川盆地 西 地震資料 成像質(zhì)量

橫波不平行也不垂直穿過(guò)裂縫時(shí)會(huì)發(fā)生分裂,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)沿裂縫走向時(shí),傳播速度快,稱(chēng)為快橫波,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)垂直裂縫走向時(shí)傳播速度慢,稱(chēng)為慢橫波[1]。橫波與裂縫方位呈一定的角度時(shí)才會(huì)發(fā)生分裂,分裂的快慢橫波的強(qiáng)弱與裂縫的強(qiáng)度密切相關(guān)。當(dāng)進(jìn)行縱波源激發(fā)的轉(zhuǎn)換波勘探時(shí),下行縱波遇到分界面時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)換成橫波,橫波在向上傳播過(guò)程中遇到裂縫時(shí),同樣會(huì)發(fā)生分裂。因此,兩個(gè)橫波分量檢波器接收到的信號(hào)中既有快橫波也有慢橫波信息。在三維轉(zhuǎn)換波處理時(shí),需要將兩個(gè)橫波分量旋轉(zhuǎn)到炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)方向(徑向分量)和垂直于炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)方向(橫向分量)。在寬方位轉(zhuǎn)換波數(shù)據(jù)上,受到快慢橫波的影響,徑向分量的方位道集同相軸呈現(xiàn)“正弦”或者“余弦”狀并表現(xiàn)出較大的方位時(shí)差,而橫向分量方位道集每間隔90°會(huì)發(fā)生極性反轉(zhuǎn)[2]。在寬方位轉(zhuǎn)換波數(shù)據(jù)的成像處理時(shí),需要將橫向分量的能量校正到徑向分量上以消除徑向分量的方位時(shí)差并提高成像質(zhì)量[3]。

筆者基于A lford旋轉(zhuǎn)方法,實(shí)現(xiàn)了寬方位轉(zhuǎn)換波的快慢橫波分離,并形成了方位各向異性校正技術(shù)。根據(jù)四川盆地西部地區(qū)的寬方位三維三分量資料,完成了轉(zhuǎn)換橫波分裂方位各向異性校正處理。

1 方法原理

1.1 快慢橫波分離技術(shù)

構(gòu)造接收信號(hào)矩陣:

式中S1為快橫波;S2為慢橫波。

對(duì)式(3)正交旋轉(zhuǎn)變換后,可得S=RTVR。

在實(shí)際數(shù)據(jù)處理中,分別記S的對(duì)角元素為S1、S12、S21和 S2,在轉(zhuǎn)換橫波分裂分析處理中,根據(jù) A lford旋轉(zhuǎn)理論S的對(duì)角元素展開(kāi)式為:

反旋轉(zhuǎn)后得到 R1、T1和 R2、T2分別是:

根據(jù)式(4)可以得到分離快慢橫波的兩種判別方法:第一種方法是在忽略噪聲干擾與快慢橫波不同的衰減影響條件下,快慢橫波應(yīng)該是相似的,求取和的互相關(guān)便可分離快慢橫波[4-5],這種方法可以得到角度—時(shí)延譜;第二種方法是最小化斜對(duì)角線元素來(lái)分離快慢橫波。實(shí)際數(shù)據(jù)處理中,常常采用第一種方法來(lái)分離快慢橫波。

1.2 方位各向異性校正技術(shù)

轉(zhuǎn)換橫波分裂分析方位各向異性校正技術(shù),主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)步驟。

1)根據(jù)徑向和橫向方位數(shù)據(jù)確定一個(gè)淺層分析時(shí)窗,在分析時(shí)窗內(nèi)按照前面所述的快慢橫波分離技術(shù)求取快慢橫波。如果有多個(gè)方位角數(shù)據(jù),則需要分別求取各個(gè)方位的快慢橫波,然后進(jìn)行累加。

2)根據(jù)快慢橫波相似原則,求取快慢橫波互相關(guān)值,解釋角度—時(shí)延譜得到各向異性方向和快慢橫波時(shí)延。

3)將快慢橫波時(shí)延用于慢橫波上,作時(shí)延補(bǔ)償。

4)根據(jù)各向異性方位角,利用反旋轉(zhuǎn)技術(shù)將快橫波和時(shí)延補(bǔ)償后的慢橫波反旋轉(zhuǎn)回原來(lái)的徑向和橫向方向上,得到各向異性校正后的徑向和橫向分量。

5)在完成淺層時(shí)窗橫波分裂方位各向異性校正后的數(shù)據(jù)上,進(jìn)行深層數(shù)據(jù)的分析和處理。

2 實(shí)際數(shù)據(jù)處理

將寬方位轉(zhuǎn)換波的徑向和橫向分量數(shù)據(jù)分成不同的方位角扇區(qū),扇區(qū)劃分一般為36個(gè)或者12個(gè)。在每個(gè)方位角扇區(qū)內(nèi)限制最大偏移距,以滿(mǎn)足各個(gè)方位數(shù)據(jù)均衡,并按照方位各向同性處理思路進(jìn)行處理[6-8]。根據(jù)川西地區(qū)寬方位轉(zhuǎn)換波資料的特點(diǎn)設(shè)置淺層分析時(shí)窗時(shí)間為2.3～2.5 s。在該分析時(shí)窗內(nèi),首先確定各向異性方向、快慢橫波時(shí)差,再進(jìn)行慢橫波時(shí)延補(bǔ)償,最后旋轉(zhuǎn)回原來(lái)的徑向和橫向分量。

圖1 淺層分析時(shí)窗內(nèi)某個(gè)位置的角度—時(shí)延譜圖

圖2 淺層方位各向異性校正前、后徑向分量疊加剖面圖

圖1為淺層分析時(shí)窗內(nèi)某個(gè)CDP位置的角度—時(shí)延圖,從圖1中可以看出,該位置的各向異性方向約90°(即東西方向),快慢橫波時(shí)差超過(guò)40 m s,表明淺層各向異性特征明顯。圖2是淺層方位各向異性校正前后的徑向分量疊加剖面對(duì)比,從圖2中可以看出,經(jīng)過(guò)方位各向異性校正后的剖面的連續(xù)性得到了較大的提高,有效反射得到了加強(qiáng),成像質(zhì)量得到了明顯的改善。與此同時(shí),淺層分析時(shí)窗以下的徑向分量數(shù)據(jù)的能量也發(fā)生了變化,說(shuō)明各向異性具有“傳遞”作用,上層的各向異性會(huì)影響下層。

校正了淺層方位各向異性后,在此數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,設(shè)置中深層分析時(shí)窗為3.5～3.7 s。圖3為中深層分析時(shí)窗內(nèi)與圖1相同CDP位置的角度—時(shí)延譜。對(duì)比圖3和圖1可知,中深層快慢橫波時(shí)差明顯小于淺層。這主要是因?yàn)樾Ｕ郎\層的方位各向異性后,中深層各向異性主要由地下裂縫引起,其強(qiáng)度要遠(yuǎn)弱于上覆地層引起的方位各向異性。同理,利用橫波分裂方位各向異性校正方法對(duì)中深層數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,圖4為中深層校正處理后的徑向分量疊加剖面。對(duì)比圖4和圖2-b可知,中深層的成像質(zhì)量得到了進(jìn)一步的提高。

圖4 中深層方位各向異性校正后的徑向分量疊加剖面圖

3 結(jié)論

1)A lford旋轉(zhuǎn)是橫波分裂分析的較好方法,在構(gòu)建正交的徑向和橫向分量對(duì)的情況下可以用于地面轉(zhuǎn)換波處理。

2)受近地表非均質(zhì)性等因素的影響,轉(zhuǎn)換橫波方位各向異性特征主要體現(xiàn)在淺層。由此,為了提高轉(zhuǎn)換波的成像質(zhì)量,至少需要消除淺層的方位各向異性。實(shí)際數(shù)據(jù)成像處理時(shí),較好的實(shí)現(xiàn)方式是分為淺、中和深層3個(gè)時(shí)窗進(jìn)行處理。

3)通過(guò)方位各向異性校正處理后,可以大大提高了徑向分量剖面的成像質(zhì)量,這樣的數(shù)據(jù)更有利于縱、橫波聯(lián)合解釋和縱、橫波疊后聯(lián)合反演等研究。

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Alford Rotation-based an isotropic correction for the converted waves

Liu Hongai1,Ma Zhaojun2,Gan Qigang2

(1.School of Geophysics,Chengdu University of Technology,Chengdu,Sichuan 610059,China;2.Deyang B ranch of Exp loration and Development Research Institute,Sinopec Southw est B ranch,Deyang,Sichuan 618000,China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 31,ISSUE 3,pp.41243,3/25/2011.(ISSN 100020976;In Chinese)

When crossing a fracture,a shear wave may sp lit into a rapid shear wave p ropagating along the fracture and a slow shear wave p ropagating perpendicular to the fracture.In order to imp rove the imaging quality of radial component,azimuthal anisotropic correction for shear wave sp litting should be performed during the p rocessing of the converted waves.After creating a component pair w ith the radial and lateral components perpendicular to each other,the Alfo rd Rotation Method is used to split the converted waves into a rapid and a slow shear wave,and to perfo rm azimuthal anisotropic co rrection for shearwave sp litting.First,fracture o2 rientation and the rapid and slow shear waves are obtained in the shallow layer,and the time lag between the rapid and slow shear waves is also calculated.Then,the time lag is used to compensate the slow shear wave.Finally,the rapid shear wave and the time2 lag2compensated slow shear wave are rotated to their o riginal radial and lateral orientation respectively,obtaining new radial and lat2 eral components.With thismethod adop ted to p rocess the converted wave data in medium2to2deep o r deep layers in the western Si2 chuan Basin,the imaging quality of the radial component of the converted waves has been significantly imp roved.

converted wave,anisotropy,A lford Rotation,rapid wave,slow wave,Sichuan Basin,west,seismic data,imaging qual2 ity

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)專(zhuān)題“碎屑巖層系大中型油氣田富集規(guī)律與勘探關(guān)鍵技術(shù)”(編號(hào):2008ZX05002-004)、中國(guó)石化重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“HTI介質(zhì)地震資料疊前偏移技術(shù)開(kāi)發(fā)研究”(編號(hào):P09076-T01)。

劉紅愛(ài),女,1982生,碩士研究生;主要從事地震資料處理研究工作。地址:(610059)四川省成都市成都理工大學(xué)榕樹(shù)園8-2-2。電話:15183860725。E-mail:mazj_mazj@yahoo.com.cn

劉紅愛(ài)等.基于A lfo rd旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換波各向異性校正技術(shù).天然氣工業(yè),2011,31(3):41-43.

10.3787/j.issn.1000-0976.2011.03.010

(修改回稿日期 2010-01-12 編輯 韓曉渝)

DO I:10.3787/j.issn.100020976.2011.03.010

L iu Hongai,bo rn in 1982,is studying for an M.Sc.degree,focusing on her research on seismic p rocessing.

Add:Mail Box 822 of Rongshuyuan,Chengdu University of Technology,Chengdu,Sichuan 610059,P.R.China

Mobile:+86215183860725 E2mail:mazj_mazj@yahoo.com.cn