地球物理勘探方法技术

一种包括处理、显示和解释地震数据的地球物理勘探方法和系统。一个地震信号的协合，它来自由接收器和源位置的选择组合检测到的地震波能量。将一个旋转模作用于地震信号的协合，产生地震信号的对角化协合，以便集中突出地震波能量的特殊成份以推断地球下部构造的地质性质。另外，能得到对角化地震信号协合所必须的旋转角的值，并可以将其迭加于对角化的地震信号协合之上或单独地显示出来。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术与地球物理勘探领域有关，特别是给出了处理、解释和显示优质地震数据的新方法，并能揭示关于地球下部构造的新信息。以前的地震勘探，已经在横波地震勘探技术中使用了横波地震源和横波地震接收器来收集地震数据。这种技术不是在一条直线上就是在一定区域内进行的。横波地震源发出的地震能量同地球下部构造相互作用后，被横波地震接收器接收。然而，这些地震勘探技术一般都局限于利用相对于勘探测线取向单向振动或偏振(singlelineofactionorpolarization)的横波地震源，以便有选择地产生已知方向的地震波，比如水平偏振横波(Sh)或垂直偏振横波(Sv)。而且，同已设定的横波地震源相关的横波地震接收器也就相似地限制于相对于勘探测线取向的振动或偏振的单一方向，以便有选择地记录地震波中的单一分量，如水平偏振横波(Sh)或垂直偏振横波(Sv)。这里的“振动方向”(lineofaction)通常理解为确定的矢量分量的方向，比如，源的振动方向或用接收器有选择地接收某一分量的方向。在目前的横波地震勘探中，地震源和地震接收器的振动方向一般相对于勘探测线具有相同的取向，称之为“匹配”。只要在地震勘探中使用具有纵波(P)，(即垂直振动方向的波)的地震源和地震接收器，不论勘探测线方位与地下构造的地质特性的关系如何，都能获得较满意的结果。但是，若地震源和地震接收器均是横波型的(即水平偏振横波或垂直偏振横波)，因地震测线的取向和/或横波地震源的振动方向与地下构造的地质特性有关，因此，它们的取向决定于是否能获得有意义的数据。正如本领域技术人员所了解的，纵波(P)是纵向波，其质点沿传播方向运动;横波是切变波，其质点在垂直于传播方向的切面内振动。在此特别定义两类横波质点在切面内振动，且垂直于地震勘探测线E的，叫水平偏振横波(Sh);质点在切面内振动，而其质点振动方向垂直于水平偏振横波(Sh)质点振动方向的叫垂直偏振横波(Sv)，如附图说明图1所示。当使用匹配的横波地震源和横波地震接收器时，地震勘探测线的取向与地下构造的地质特性有关，如本领域技术人员所知，横波地震勘探受到地下构造方位各向异性的不良影响。方位各向异性的地下构造一般具有对称垂直平行平面。水平偏振横波和垂直偏振横波与方位各向异性的地下构造的对称平面相互作用不同，特别是当对称平面平行或垂直于横波振动方向时，作用差异更明显。当地震测线和适地取向于对称平面，并使用匹配的横波地震源和接收器时，就能利用水平偏振横波和垂直偏振横波与对称平行面相互作用的差异来探测和测定方位各向异性地下构造的各向异性性质。在这种应用中，使用的水平和垂直偏振横波源和接收器仅限于匹配的成套设备，即水平偏振横波地震源与水平偏振横波地震接收器相匹配使用;垂直偏振横波地震源与垂直偏振横波地震接收器相匹配使用。如图1所示，水平偏振横波和垂直偏振横波用于地震源S和接收器R时的振动方向由地震勘探测线E来确定，这样，地震测线的相对于对称平面的取向就是关键性的，因而，当地震勘探测线相对于地下构造各向异性的地质特性设置得不合适时，用匹配的横波地震源和横波地震接收器会产生不合适的结果。特别是那些未经过地震勘探的地区内，那些熟悉地震勘探的技术人员就会发现，在他们作地震勘探前，没有什么已有的关于地下构造地质特性的资料可利用。本专利技术的的优越性是可以不管有无地下构造地质特性的资料，都可获得有意义的地震资料。本专利技术包括一个新的，它可以处理和显示由许多成套地震源和接收器获得的地震数据的协合(concords)，以帮助地球物理勘探学家解释地球的地下构造。本方法通过将许多地震信号的协合对角化，形成对角化的地震信号的协合，以处理至少一套地震信号的协合，并显示地震剖面的对角化协合。本方法还能得到使地震数据协合对角化的旋转角的值，并可以与地震数据的对角化协合迭加或独立地显示旋转角。一个旋转模用来产生许多地震信号的各种对角化协合，这些协合对应于各组地震源中各单元振动方向和各组地震接收器中各单元振动方向的合成方位。以此来将注意力集中于地震波所传播能量的某一特殊分量。从地震信号的对角化协合产生的对角化地震剖面的协合，可用来推断地下构造的地质特性。旋转模适于用来处理非迭加的地震信号或迭加的地震信号的协合。对角化的地震信号的协合提供了一种推断地下构造各种特性的方法。旋转模可使地震源或地震接收器元一组内或两组内的各单元的振动方向合成地旋转到新的振动方向。这样，旋转后的对角化的地震信号的各种协合呈现为似乎原来就是由这样的许多组地震源和/或许多组接收器获得的，即这些地震源和接收器内的各单元具有如上合成的新的振动方向。使用具有许多固定振动方向的多个横波地震源和多个接收器在给定的地震勘探中获得横波地震数据的能力和随后用一个旋转模合成地旋转振动方向，以及显示旋转角的值，都不仅使横波地震数据的质量，而且对解释工作都有极大的提高。图1是地震勘探中勘探测线与振动方向关系的图解;图2a-b是某一组地震源和接收器中单元Sj和ri的振动方向关系的图解;图3是本专利技术使用的多组地震源和地震接收器的图例;图4a、b、c及d是现场收集的一个地震数据协合;图5描绘了地震勘探测线相对于地震源单元S1和S2的振动方向和地震接收器单元r1和r2的振动方向的取向，以及图4a、bc及d中所示地震数据描绘的地下构造中对称平面A的假想方位;图6a、b、c及d表示由具有单元S1和S2的多组地震源和具有单元r1和r2的多组地震接收器R收集的各地震信号φij的一个协合，φij分别用φ11、φ12、φ21和φ22表示;图7a、b、c及d表示通过将图6a、b、c及d中所示地震信号φij的协合旋转60°而获得的地震信号 cm的一个合成协合;图8a和b表示将图6a、b、c及d中所示的地震信号φij的协合对角化后获得的对角化的地震信号 ij的一个协合;图9a和b是图8a和b所示具有平均旋转角(标有色彩)的地震信号 cm的对角化协合;图10是本专利技术方法的一般流程图。为便于更全面地理解本专利技术，给出了表Ⅰ以及所用数学记号的简单说明表ⅠR定义为一组地震接收器;S定义为一组地震源;Rp定义为地震勘探中一组接收器的位置;Sq定义为地震勘探中一组地震源的位置;ri定义为一组地震接收器R中具有特定振动方向的一个单元，脚标i是一哑指标，可用代表合成振动方向的脚标c来替换;Sj定义为一组地震源S中具有特定振动方向的一个单元，脚标j是一哑指标，可用代表合成振动方向的脚标m来替换;φij定义为对应于源单元Sj传播的地震能量的接收器单元ri所产生的地震信号的一个一般集合。φ11′φ12′等定义为具有特定振动方向的源单元Sj和接收器ri所产生的地震信号φij的一般集合中的特定元素;K定义为地震信号φij中的脚标i和j所有的值的信号的特定集合的一个协合，而接收器单元ri至少具有两个线性无关的振动方向，源单元Sj也至少具有两个线性无关的振动方向;(φij)pq定义为由源Sq传播地震波能量并在接收器位置Rp检测地震波能量所产生的地震信号或数据的集合，一般当源或接收器位置无关紧要时，位置脚标可以取消;βij定义为由地震信号(φij)pq导出的地震数据，以产生迭加地震信号，如共深度点、共源点或共接收器点所产生的迭加地震信号;β′ij定义为地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震勘探方法，使用具有相对于勘探测线至少有两个线性无关振动方向ｊ的地震源Ｓ↓［ｊ］，和相对于勘探测线至少有两个线性无关振动方向ｉ的地震接收器ｒ↓［ｉ］，包括下列步骤：（ａ）、用地震源Ｓ↓［ｊ］将地震能量传入地球；（ｂ）、用接收器 ｒ↓［ｉ］记录地球对所传播的地震能量的响应；（ｃ）、收集地震信号φ↓［ｉｊ］的协合；在此，地震能量由地震源Ｓ↓［ｊ］发出、由地震接收器ｒ↓［ｉ］记录；（ｄ）、使地震信号φ↓［ｉｊ］的协合对角化，以获得地震信号φ↓［ｃｍ］的一个对角化 协合，在此，地震信号协合中的地震信号φ↓［ｉｊ］的非对角线元素基本上减小到零。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德马丁奥尔福德，
申请(专利权)人：阿莫科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]