多波多分量综述

多波多分量综述
一.多分量研究的目的和意义
随着勘探开发的不断深入，勘探难度不断加大，常规纵波地震勘探技术难以解决诸多复杂地质勘探问题，如对尖灭，小幅度构造，小断层，焦体，古潜山的准确定位，对非构造气藏的勘探，真假亮点的识别，内部成像，裂缝发育带分析，流体识别与监测等。

解决这些复杂问题，仅仅依靠常规纵波地震已无法解决，这需要另外的数据来约束纵波信息的多解性，因此必须采用综合物探技术方法。

多波多分量勘探是最新最有前途的前沿科学之一，能接收更多的地震波信息来解决复杂地质问题。

多波多分量勘探与同常规单一纵波勘探相比所提供的地震属性信息成倍增加并能衍生出各种组合参数，利用这些参数估算地层岩性，孔隙度，裂隙等比单纵波的可能性更大，可靠性更高。

联合纵横波特性有助于更准确确定地下地质情况。

利用多分量的走时，振幅，波场特征，速度场及时差，振幅比，纵横波速度比，泊松比，各向异性就可对油气储集体几何形态，岩石物性，流体性质等进行全面成像和刻画，能最大限度消除单一纵波进行储层预测的不唯一性。

目前多分量综合解释技术为寻找油气藏提供更可靠帮助。

二.多分量发展现状
在油气勘探早期人们鲜于使用横波主要原因是：在构造为主要勘探目标时期，纵波即可胜任而且比横波更有优越，横波各向异性理论很复杂影响人们研究热情，横波震源激发与操作难度大，资料中遇到了严重的静校正问题。

尽管如此人们并没有停止对横波的研究。

20世纪30年代人们意识到解决日益复杂的地质问题必须引入横波或转换波。

多分量勘探技术发展经历了三个不同发展阶段：70
年代以前，人们试图利用横波的低速来获得比纵波更高的分辨率，但由于接收到的横波频率偏低，且费用高，因此未能取得明显效果。

70年代后期到80年代中期，
人们开始利用纵横波资料提取岩性信息，识别真假亮点，该阶段取得了一定的成功，与此同时，各向异性导致横波分裂现象引起人们的关注，因为岩层中的各向异性主要由定向裂隙引起，而裂隙与油气关系甚密，从而导致了80年代中期以来兴起的第二次多波研究浪潮。

陆上多分量勘探的历史较长，由于受信噪比和静校正等问题，到目前为止，还未进入商业化应用阶段但是陆上多分量勘探在以下几个方面取得了一定的进展:岩性预测、构造成像、油藏监测、各相异性分析等。

现在，海上多分量数据处理实现了商业化，主要应用在两个方面，一是成像，二是岩性与流体识别。

转换波地震技术的商业化近几年发展很快，多分量勘探在越来越多的海上油田成为常规技术，在陆上成功的例子也越来越多。

三.多波多分量地震采集技术
与纵波采集相比，多分量资料采集的最大差异在于：前者只需采集纵波，用单分量检波器，而后者使用三分量检波器采集，为了同时获得纵横波数据必须采用与此相适应的观测系统。

多波分量常采用纵波激发，三分量接收的转换波勘探。

三分量检波器有两种形式：一种是XYZ正交型三分量检波器(Z为垂直分量，记录纵波资料，X水平分量沿测线方向为PSV波，Y水平分量垂直于测线方向PSH波)，另一种是UVW是斜交三分量检波器。

采集设计根据PP波勘探CMP（共中心点）设计规范进行，在不影响声波数据质量下，采集的PS波信息必须引入CCP（共转换点）设计规范。

四.多分量地震资料处理技术
多波多分量地震资料处理包括：地震波场的处理如坐标旋转，P波时间深度域处理，P-SV波的时间，深度域处理。

转换波的处理类似于纵波处理，主要不同之处为，转换波处理需考虑：不对称抽道集，静校正，动校正，共转换点叠加，叠前偏移。

这里主要介绍坐标旋转，静校正，共转换点抽道集。

1.坐标旋转：由于采用三分量采集，检波器埋置方向偏离测线方向使得检波器X
方向与炮点-检波点存在夹角。

如果不进行坐标旋转变换处理，在原始水平分量中很难进行波场分析，进行坐标变换后在径向上能得到明显的PSV 波信息。

即也称为波场分离
2.静校正：多分量地震资料静校正包括纵波静校正和横波静校正，纵波静校正与常规纵波处理类似，采用初至折射波建立近地表模型或直接反演得到炮检距的纵波静校正量。

转换波的静校正问题复杂主要是（1）静校正量的影响因素不同， 纵波波静校正量主要受潜水面影响，而转换波静校正量主要受低速带的影响；(2)影响程度不同，转换波静校正量通常为纵波的2～1O 倍，对成像结果的影响也比纵波大；(3)纵、横波静校正量的相关性差，无法利用纵波静校正量估算横波的静校正量。

因此，转换波的静校正问题比较复杂。

采用分别求取转换波炮点和检波点静校正的方式计算转换波的静校正量
3.转换波(CCP)抽道集：
由上图所示，入射波为纵波，反射波为横波，二者存在速度差异，因此转换波射线路径不对称,常规勘探共中心点道集CDP 并不对应共转换点。

转换点轨迹方程为：0)()(2
222=+---+p p p p x h x x x x h x γ
对同一道在不同深度,X p 是不同的，因此使用共中心点道集就不能实现多次叠加，
因此要实现共反射点道集就必须抽共转换点道集。

抽共转换道集方法是分层或分时窗计算转换点坐标，再按层分选共转换点道集，即价格x p 满足某个CDP 号的分
段转换波归位到相应的CDP 道集中。

输入道是一道，输出到道为多道分段记录，这些记录是按CDP 的空间位置分散到各个道集，这个道集成为CCP 道集。

这种方法能使不同深度的转换波达到较好的聚焦效果。

转换波抽道集是转换波处理的必要条件，只有将具有相同转换点的反射波组和在一起，才能保证速度分析和动校正的可靠性，才能形成反射信号的同相叠加。

水平分量负偏移距反转：在检波器分布震源两侧时存在水平分量负偏移距反转，即正负偏移距上检波器接受的水平分量是相反的，需要将其中一个方向的水平分量做极性反转处理然后再抽取CCP道集。

动校正方法:对于P-SV反射波可用类似于共反射点叠加近似法。

共发射点叠加:P-SV时距曲线不为双曲线，因此采用相干叠加,在水平叠加剖面，沿若干时窗对共反射点道集的每道与叠加道做互相关，求出时差，进行校正，然后再叠加。

叠后偏移：转换波零偏移反射系数在同性介质为零，采用与常规P波叠后偏移方法进行PS叠后偏移处理。

叠前偏移技术：采用对上行波和下横波分开处理，按照PP波偏移方法将下横波为P波，上横波为S波分别处理，可以实现对PS叠前时间和深度偏移处理。

五.地震综合解释
多波多分量解释同常规纵波解释流程方法类似，下图是多分量解释流程：
5.1层位对比
多波多分量地震解释方法研究主要包括：地质层位对比方法，地震属性参数计算方法，地震储层解释方法。

多分量地震地质层位对比是多波地震资料解释和应用中最关键，最基础的工作，只有将纵横波的层位标定准确，后续解释才有应用价值。

利用纵、横波VSP 或全波形声测井数据来标定纵、横波(转换波)剖面然后进行层位对比，下面是纵横波层位对比方法：
1.压制转换波剖面
由于横波速度小于纵波速度，故同一反射界面的横波的双程旅行时大于纵波，同时纵横波在频率上也存在差异。

采用变频谱均衡方法来解决这种差异及自动压缩变形估算对应点的相关函数，即关系式为：
[])()()(t w C t a t P ≈ 1)(2)('-=t w t γ
上式中)(t p 为PP 垂直旅行t 的地震成像时间函数，P-SV 是垂直旅行时间()τC 函数，)(t w 为压缩变形函数，)(t a 为振幅增益函数，从纵横波时间剖面直接估算函数)(t w ，并得出对应的纵横波速度比)(t γ，得出的速度比与响应的泊松比是非常重要的参数，然后采用最小平方法进行收敛。

2）反射特征和构造特征对比法
在纵波和横波剖面中，利用一些具有明显的波组特征，如隆起，凹陷，断层以及由岩性特征引起的反射波波组特征变化，这些变化特征可以在对比时起参考作用。

3）深度域对比法
在纵波，横波层位对比中，把纵横波时间剖面转换成深度剖面后再进行层位对比。

5.2多分量应用
多波多分量的一个重要优势是岩石属性的研究，通过多分量地震属性数据分析可提取重要的岩石属性参数，如纵横波速度比Vp/Vs 或泊松比。

用该弹性参数可提高矿物孔隙度和孔隙流体的预测。

理论基础：
ρλu v p 2+= ρu v s = )
1(22122
γγσ--= p v 为纵波速度，S v 为横波速度，σ为泊松比，γ为纵横波比，λ 为拉梅系数，u 为剪切模量，可知纵波，横波，泊松比及速度比是识别岩性及流体的主要参数。

①Vp/Vs 与岩性的关系
不同岩石矿物Vp/Vs 的差异会造成不同岩性的Vp/Vs 的差异，单纯的P 波不能很好地划分岩性，因为不同的岩石类型Vp 存在交集，利用纵横波速度比信息预测岩性比单独使用纵波或横波更具优势。

② Vp/Vs 与流体的关系
当地层中含有流体时，流体仅改变纵波速度而不影响横波速度，因此速度比的纵横向变化就反映了地层含流体变化，因此可以用纵横波速度来识别流体。

③ Vp/Vs 和泊松比预测岩性
泊松比与波速比有确定的关系，不同的岩石有着不同的泊松比范围。

因此可以利用泊松比来预测岩性变化。

有时将泊松比和纵波速度资料一起使用，绘成交会图，可以取得更好的效果。

④纵横波振幅比判别真假亮点
多波振幅比是一种动力学的参数比，地震波振幅与波阻抗有关，地层中含有流体后P 波传播速度不仅与岩石骨架有关，还与所含流体有关，P 波速度降低导致波阻抗变化，从而P 波反射系数和振幅都发生变化，横波速度只与岩石骨架有关与岩石流体无关，故S 波速度，波阻抗，反射系数，和振幅均变化小，因此由纵横波振幅比可鉴别P 波真假亮点，振幅比异常可以是由岩性变化引起的还是由含油气产生的亮点，从而提高油气勘探和开发的成功率。

⑤横波分裂检测技术
当转换横波通过裂隙介质时产生分裂成两个偏移方向正交的横波，一个波的偏移方向与裂缝走向平行，速度较快，称之为快横波，另一个波的偏振方向与裂缝方向垂直，速度较慢，称之为慢横波。

利用快慢横波旅行时差和快波的偏振方向提供裂缝发育的密度和方向。

采用旋转分析法识别出裂缝的方位，用NMO 速度分析、纵横波垂直速度分析和旋转分析计算裂缝密度。

⑥转换波改善成像质量
在浅层构造，转换波频率和纵波频率相同，但横波速度比纵波速度低，所以浅层界面PS波比PP波纵向分辨率高，因此用PS资料能提高断层，薄层，小幅度。

在储层含流体时P波速度降低，纵波的波阻抗差不是很明显，而转换波层流体影响小，波阻抗差相当好,用转换波能改善PP波成像质量。

在有运气覆盖的油层时，P波因能量吸收严重，无法对其反射界面清晰成像，而S波速度变化小，频散小，用PS技术能解决运气造成PP模糊成像问题。

我们还可以采用纵横波联合反演减少采用单一纵波反演的多解性，提高储层预测的精度。

总结
多波多分量技术是地震勘探的一次新革命，虽然目前多波多分量地震勘探比较成功的是气云下的成像。

由于纵、横波携带有地下弹性介质不同方面的信息，联合纵、横波的地震勘探将会在识别岩性、孔隙中流体性质以及裂缝描述等方面发挥更大的作用。

采用多分量技术比单一的纵波技术更可靠，应用性更广。