多波多分量綜述

1、多波多分量綜述多分量研究的目的和意義隨著勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，勘探難度不斷加大，常規(guī)縱波地震勘探技術(shù)難 以解決諸多復(fù)雜地質(zhì)勘探問(wèn)題，如對(duì)尖滅，小幅度構(gòu)造，小斷層，焦體，古潛山 的準(zhǔn)確定位，對(duì)非構(gòu)造氣藏的勘探，真假亮點(diǎn)的識(shí)別，內(nèi)部成像，裂縫發(fā)育帶分 析，流體識(shí)別與監(jiān)測(cè)等。解決這些復(fù)雜問(wèn)題，僅僅依靠常規(guī)縱波地震已無(wú)法解決， 這需要另外的數(shù)據(jù)來(lái)約束縱波信息的多解性，因此必須采用綜合物探技術(shù)方法。 多波多分量勘探是最新最有前途的前沿科學(xué)之一，能接收更多的地震波信息來(lái)解 決復(fù)雜地質(zhì)問(wèn)題。多波多分量勘探與同常規(guī)單一縱波勘探相比所提供的地震屬性 信息成倍增加并能衍生出各種組合參數(shù)，利用這些參數(shù)估算地層巖性，孔

2、隙度， 裂隙等比單縱波的可能性更大，可靠性更高。聯(lián)合縱橫波特性有助于更準(zhǔn)確確定 地下地質(zhì)情況。利用多分量的走時(shí)，振幅，波場(chǎng)特征，速度場(chǎng)及時(shí)差，振幅比， 縱橫波速度比，泊松比，各向異性就可對(duì)油氣儲(chǔ)集體幾何形態(tài)，巖石物性，流體 性質(zhì)等進(jìn)行全面成像和刻畫(huà)，能最大限度消除單一縱波進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的不唯一 性。目前多分量綜合解釋技術(shù)為尋找油氣藏提供更可靠幫助。多分量發(fā)展現(xiàn)狀在油氣勘探早期人們鮮于使用橫波主要原因是：在構(gòu)造為主要勘探目標(biāo)時(shí) 期，縱波即可勝任而且比橫波更有優(yōu)越，橫波各向異性理論很復(fù)雜影響人們研究 熱情，橫波震源激發(fā)與操作難度大，資料中遇到了嚴(yán)重的靜校正問(wèn)題。盡管如此 人們并沒(méi)有停止對(duì)橫波的研究。

3、20世紀(jì)30年代人們意識(shí)到解決日益復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn) 題必須引入橫波或轉(zhuǎn)換波。多分量勘探技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)不同發(fā)展階段：70 年代以前，人們?cè)噲D利用橫波的低速來(lái)獲得比縱波更高的分辨率，但由于接收到 的橫波頻率偏低，且費(fèi)用高，因此未能取得明顯效果。70年代后期到80年代中期， 人們開(kāi)始利用縱橫波資料提取巖性信息，識(shí)別真假亮點(diǎn)，該階段取得了一定的成 功，與此同時(shí)，各向異性導(dǎo)致橫波分裂現(xiàn)象引起人們的關(guān)注，因?yàn)閹r層中的各向 異性主要由定向裂隙引起，而裂隙與油氣關(guān)系甚密，從而導(dǎo)致了80年代中期以來(lái) 興起的第二次多波研究浪潮。陸上多分量勘探的歷史較長(zhǎng)，由于受信噪比和靜校正等問(wèn)題，到目前為止， 還未進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用

4、階段但是陸上多分量勘探在以下幾個(gè)方面取得了一定的進(jìn) 展:巖性預(yù)測(cè)、構(gòu)造成像、油藏監(jiān)測(cè)、各相異性分析等?，F(xiàn)在，海上多分量數(shù)據(jù) 處理實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，主要應(yīng)用在兩個(gè)方面，一是成像，二是巖性與流體識(shí)別。轉(zhuǎn) 換波地震技術(shù)的商業(yè)化近幾年發(fā)展很快，多分量勘探在越來(lái)越多的海上油田成為 常規(guī)技術(shù)，在陸上成功的例子也越來(lái)越多。多波多分量地震采集技術(shù)與縱波采集相比，多分量資料采集的最大差異在于：前者只需采集縱波，用 單分量檢波器，而后者使用三分量檢波器采集，為了同時(shí)獲得縱橫波數(shù)據(jù)必須采 用與此相適應(yīng)的觀測(cè)系統(tǒng)。多波分量常采用縱波激發(fā)，三分量接收的轉(zhuǎn)換波勘探。 三分量檢波器有兩種形式：一種是XYZ正交型三分量檢波器（Z

5、為垂直分量，記錄 縱波資料，乂水平分量沿測(cè)線方向?yàn)镻SV波，丫水平分量垂直于測(cè)線方向PSH波）， 另一種是UVW是斜交三分量檢波器。采集設(shè)計(jì)根據(jù)PP波勘探CMP （共中心點(diǎn)）設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行，在不影響聲波數(shù)據(jù)質(zhì)量下，采集的PS波信息必須引入CCP （共 轉(zhuǎn)換點(diǎn)）設(shè)計(jì)規(guī)范。.多分量地震資料處理技術(shù)多波多分量地震資料處理包括：地震波場(chǎng)的處理如坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，P波時(shí)間深度 域處理，P-SV波的時(shí)間，深度域處理。轉(zhuǎn)換波的處理類(lèi)似于縱波處理，主要不 同之處為，轉(zhuǎn)換波處理需考慮：不對(duì)稱(chēng)抽道集，靜校正，動(dòng)校正，共轉(zhuǎn)換點(diǎn)疊加， 疊前偏移。這里主要介紹坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，靜校正，共轉(zhuǎn)換點(diǎn)抽道集。坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)：由于采用三分量采集，檢波器

6、埋置方向偏離測(cè)線方向使得檢波器X 方向與炮點(diǎn)-檢波點(diǎn)存在夾角。如果不進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換處理，在原始水平分量 中很難進(jìn)行波場(chǎng)分析，進(jìn)行坐標(biāo)變換后在徑向上能得到明顯的PSV波信息。即 也稱(chēng)為波場(chǎng)分離靜校正：多分量地震資料靜校正包括縱波靜校正和橫波靜校正，縱波靜校正與 常規(guī)縱波處理類(lèi)似，采用初至折射波建立近地表模型或直接反演得到炮檢距的縱 波靜校正量。轉(zhuǎn)換波的靜校正問(wèn)題復(fù)雜主要是（1）靜校正量的影響因素不同，縱 波波靜校正量主要受潛水面影響，而轉(zhuǎn)換波靜校正量主要受低速帶的影響；（2） 影響程度不同，轉(zhuǎn)換波靜校正量通常為縱波的21O倍，對(duì)成像結(jié)果的影響也比 縱波大；（3）縱、橫波靜校正量的相關(guān)性差，無(wú)法

7、利用縱波靜校正量估算橫波的 靜校正量。因此，轉(zhuǎn)換波的靜校正問(wèn)題比較復(fù)雜。采用分別求取轉(zhuǎn)換波炮點(diǎn)和檢 波點(diǎn)靜校正的方式計(jì)算轉(zhuǎn)換波的靜校正量轉(zhuǎn)換波（CCP ）抽道集：CMPccr由上圖所示，入射波為縱波，反射波為橫波，二者存在速度差異，因此轉(zhuǎn)換 波射線路徑不對(duì)稱(chēng)，常規(guī)勘探共中心點(diǎn)道集CDP并不對(duì)應(yīng)共轉(zhuǎn)換點(diǎn)。轉(zhuǎn)換點(diǎn)軌跡方 程為：X : h 2 + （尤-X ）2 -y （尤-X）1： h 2 + X 2 = 0 ppp p對(duì)同一道在不同深度,X是不同的，因此使用共中心點(diǎn)道集就不能實(shí)現(xiàn)多次疊加， p因此要實(shí)現(xiàn)共反射點(diǎn)道集就必須抽共轉(zhuǎn)換點(diǎn)道集。抽共轉(zhuǎn)換道集方法是分層或分 時(shí)窗計(jì)算轉(zhuǎn)換點(diǎn)坐標(biāo)，再按層分選共

8、轉(zhuǎn)換點(diǎn)道集，即價(jià)格xp滿足某個(gè)CDP號(hào)的分 段轉(zhuǎn)換波歸位到相應(yīng)的CDP道集中。輸入道是一道，輸出到道為多道分段記錄， 這些記錄是按CDP的空間位置分散到各個(gè)道集，這個(gè)道集成為CCP道集。這種方法 能使不同深度的轉(zhuǎn)換波達(dá)到較好的聚焦效果。轉(zhuǎn)換波抽道集是轉(zhuǎn)換波處理的必要 條件，只有將具有相同轉(zhuǎn)換點(diǎn)的反射波組和在一起，才能保證速度分析和動(dòng)校正 的可靠性，才能形成反射信號(hào)的同相疊加。水平分量負(fù)偏移距反轉(zhuǎn)：在檢波器分布震源兩側(cè)時(shí)存在水平分量負(fù)偏移距反轉(zhuǎn)， 即正負(fù)偏移距上檢波器接受的水平分量是相反的，需要將其中一個(gè)方向的水平分 量做極性反轉(zhuǎn)處理然后再抽取CCP道集。動(dòng)校正方法:對(duì)于P-SV反射波可用類(lèi)似于

9、共反射點(diǎn)疊加近似法。共發(fā)射點(diǎn)疊加:P-SV時(shí)距曲線不為雙曲線，因此采用相干疊加，在水平疊加剖面， 沿若干時(shí)窗對(duì)共反射點(diǎn)道集的每道與疊加道做互相關(guān)，求出時(shí)差，進(jìn)行校正，然 后再疊加。疊后偏移：轉(zhuǎn)換波零偏移反射系數(shù)在同性介質(zhì)為零，采用與常規(guī)P波疊后偏移方 法進(jìn)行PS疊后偏移處理。疊前偏移技術(shù)：采用對(duì)上行波和下橫波分開(kāi)處理，按照PP波偏移方法將下橫波為 P波，上橫波為S波分別處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PS疊前時(shí)間和深度偏移處理。五.地震綜合解釋多波多分量解釋同常規(guī)縱波解釋流程方法類(lèi)似，下圖是多分量解釋流程:5.1層位對(duì)比多波多分量地震解釋方法研究主要包括：地質(zhì)層位對(duì)比方法，地震屬性參數(shù) 計(jì)算方法，地震儲(chǔ)層解釋

10、方法。多分量地震地質(zhì)層位對(duì)比是多波地震資料解釋和 應(yīng)用中最關(guān)鍵，最基礎(chǔ)的工作，只有將縱橫波的層位標(biāo)定準(zhǔn)確，后續(xù)解釋才有應(yīng) 用價(jià)值。利用縱、橫波vsp或全波形聲測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來(lái)標(biāo)定縱、橫波(轉(zhuǎn)換波)剖面然 后進(jìn)行層位對(duì)比，下面是縱橫波層位對(duì)比方法：1.壓制轉(zhuǎn)換波剖面由于橫波速度小于縱波速度，故同一反射界面的橫波的雙程旅行時(shí)大于縱波， 同時(shí)縱橫波在頻率上也存在差異。采用變頻譜均衡方法來(lái)解決這種差異及自動(dòng)壓 縮變形估算對(duì)應(yīng)點(diǎn)的相關(guān)函數(shù)，即關(guān)系式為：P(t) a(t)Cw(t)y (t) = 2w(t) -1上式中p(t)為PP垂直旅行t的地震成像時(shí)間函數(shù)，P-SV是垂直旅行時(shí)間C G ) 函數(shù)，w(t)為

11、壓縮變形函數(shù)，a(t)為振幅增益函數(shù)，從縱橫波時(shí)間剖面直接估算 函數(shù)w(t)，并得出對(duì)應(yīng)的縱橫波速度比y (t)，得出的速度比與響應(yīng)的泊松比是非 常重要的參數(shù)，然后采用最小平方法進(jìn)行收斂。反射特征和構(gòu)造特征對(duì)比法在縱波和橫波剖面中，利用一些具有明顯的波組特征，如隆起，凹陷，斷 層以及由巖性特征引起的反射波波組特征變化，這些變化特征可以在對(duì)比時(shí)起 參考作用。深度域?qū)Ρ确ㄔ诳v波，橫波層位對(duì)比中，把縱橫波時(shí)間剖面轉(zhuǎn)換成深度剖面后再進(jìn)行層位 對(duì)比。5.2多分量應(yīng)用多波多分量的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是巖石屬性的研究，通過(guò)多分量地震屬性數(shù)據(jù)分 析可提取重要的巖石屬性參數(shù)，如縱橫波速度比Vp/Vs或泊松比。用該彈性參

12、 數(shù)可提高礦物孔隙度和孔隙流體的預(yù)測(cè)。理論基礎(chǔ):快 + 2u1 - 2 2七-： pvs -抑b _ 2(1-”)vp為縱波速度，Vs為橫波速度，C為泊松比，Y為縱橫波比，人為拉梅系數(shù)，u 為剪切模量，可知縱波，橫波，泊松比及速度比是識(shí)別巖性及流體的主要參數(shù)。Vp/Vs與巖性的關(guān)系不同巖石礦物Vp/Vs的差異會(huì)造成不同巖性的Vp/Vs的差異，單純的P波不能 很好地劃分巖性，因?yàn)椴煌膸r石類(lèi)型Vp存在交集，利用縱橫波速度比信息預(yù) 測(cè)巖性比單獨(dú)使用縱波或橫波更具優(yōu)勢(shì)。Vp/Vs與流體的關(guān)系當(dāng)?shù)貙又泻辛黧w時(shí)，流體僅改變縱波速度而不影響橫波速度，因此速度比 的縱橫向變化就反映了地層含流體變化，因此可

13、以用縱橫波速度來(lái)識(shí)別流體。Vp/Vs和泊松比預(yù)測(cè)巖性泊松比與波速比有確定的關(guān)系，不同的巖石有著不同的泊松比范圍。因此可 以利用泊松比來(lái)預(yù)測(cè)巖性變化。有時(shí)將泊松比和縱波速度資料一起使用，繪成交 會(huì)圖，可以取得更好的效果?？v橫波振幅比判別真假亮點(diǎn)多波振幅比是一種動(dòng)力學(xué)的參數(shù)比，地震波振幅與波阻抗有關(guān)，地層中含有 流體后P波傳播速度不僅與巖石骨架有關(guān)，還與所含流體有關(guān)，P波速度降低導(dǎo)致 波阻抗變化，從而P波反射系數(shù)和振幅都發(fā)生變化，橫波速度只與巖石骨架有關(guān) 與巖石流體無(wú)關(guān)，故S波速度，波阻抗，反射系數(shù)，和振幅均變化小，因此由縱 橫波振幅比可鑒別P波真假亮點(diǎn)，振幅比異?？梢允怯蓭r性變化引起的還是由含

14、油氣產(chǎn)生的亮點(diǎn)，從而提高油氣勘探和開(kāi)發(fā)的成功率。橫波分裂檢測(cè)技術(shù)當(dāng)轉(zhuǎn)換橫波通過(guò)裂隙介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生分裂成兩個(gè)偏移方向正交的橫波，一個(gè)波的 偏移方向與裂縫走向平行，速度較快，稱(chēng)之為快橫波，另一個(gè)波的偏振方向與裂 縫方向垂直，速度較慢，稱(chēng)之為慢橫波。利用快慢橫波旅行時(shí)差和快波的偏振方 向提供裂縫發(fā)育的密度和方向。采用旋轉(zhuǎn)分析法識(shí)別出裂縫的方位，用NM O速度 分析、縱橫波垂直速度分析和旋轉(zhuǎn)分析計(jì)算裂縫密度。轉(zhuǎn)換波改善成像質(zhì)量在淺層構(gòu)造，轉(zhuǎn)換波頻率和縱波頻率相同，但橫波速度比縱波速度低，所以 淺層界面PS波比PP波縱向分辨率高，因此用PS資料能提高斷層，薄層，小幅度。 在儲(chǔ)層含流體時(shí)P波速度降低，縱波的波阻抗差不是很明顯，而轉(zhuǎn)換波層流體影 響小，波阻抗差相當(dāng)好，用轉(zhuǎn)換波能改善PP波成像質(zhì)量。在有運(yùn)氣覆蓋的油層時(shí)， P波因能量吸收嚴(yán)重，無(wú)法對(duì)其反