对多分量地震资料P-和SV-波场分解

在多分量地震勘探资料中,水平和垂直分量都记录有P波和SV波。本文研究了P波和SV波波场分解的方法。当上行P波和S波分别入射时,通过研究它们引起的水平和垂直位移,把地震记录的水平和垂直分量进行分解,得到纵波和转换波;在已知海底介质中纵横波速度和介质密度的情况下,可以在τ-P域内实现波场分解,然后变换到时间域,得到时间域内的纵波和转换波剖面。把本文研究的波场分解方法应用于合成资料,能够有效地分解得到纵波波场和转换波波场。最后,海上多分量实际资料的实例应用表明,本文研究的波场分解方法是可行有效的。本方法也适用于自由表面的资料。     

由剪切波VSPs分析方位各向异性

用四分量剪切波资料(两个正交的水平分量剪切振源和两个正交的水平分量接受器)来分析剪切波各向异性的主方向是可行的。为此要提出几个不同判据,大致可归类为:一是主分量和正交分量振幅的分析,二是两个主剪切波分量的相关性分析。这两类判据的各种方法用两组VSP资料进行了对比,关于这些实际资料,人们认识到了每种方法的优缺点.本文还强调了影响分析方法的主剪切波分量中使人感兴趣的特性. 文中还探索了确定各向异性程度的补充方法.这包括主剪切波分量的全波形反演和反射波场的振幅分析.一个包含直达波和反射波场的全波形反演方法和仅使用两个剪切波分量间走时差方法相比,前者将给出更明确的结果.     

剪切波分裂的复量分析:理论

采用复数运算,把实部和虚部作为两个相互垂直的坐标轴是处理向量偏振数据的一种自然方法。这就是把多分量数据由通常的笛尔卡坐标变换到极坐标,这样做就可计算瞬时振幅和瞬时极性。我们把这种方法称之为复分量分析,波动过程可以用能够表示波动类型各自特征的瞬时特性来表示。这种方法对于用瞬时特性检验剪切波的分裂特别适用,剪切波分裂时的瞬时振幅有几个局部极大值,而瞬时极性是矩形和半三角形的一个组合.剪切波的分裂可由瞬时振幅和偏振的显示来识别,分裂的剪切波的快波的极性和两个剪切波之间的延时可用色标显示来定量.瞬时特性的显示为叠加在一个极性色标显示上的波纹线.采用色标改善了剪切波分裂的识别能力和量化精度.     

低信噪比海底多分量地震数据波场分离方法

以多分量地震观测为基础,联合纵波和转换横波数据能更有效地估计地下介质的弹性和物性参数,提升地质构造成像与油气储层描述的精度.在海底多分量地震数据处理过程中,观测记录的上-下行波分解和P/S波分离可压制水层鸣震以及P与S波之间的串扰,对偏移成像和纵横波速度建模至关重要.但受海底环境、仪器与观测因素共同影响,许多海底多分量地震资料都无法基于现有的海底波场分离方法与流程取得合理的结果.本文以海底声波场与弹性波场分离基本原理为基础,通过对方法流程的修正,摆脱常规流程对中小偏移距直达波信号的依赖性.借助模拟数据实验讨论了波场分离对海底介质参数、噪声的敏感性.结合东海YQ探区海底多分量地震资料上-下行P/S波分离及其叠前深度偏移处理,验证了本文方法流程的可行性.     

转换型折射波传播规律及其在转换波静校正中的应用研究

纵波震源激发、三分量检波器接收的三分量地震勘探技术是解决复杂油气藏勘探的有效手段.在三分量地震勘探资料处理中,转换波资料处理尤为关键,转换波资料处理的难点之一是转换波静校正.研究了非转换型折射波和转换型折射波传播规律,发现形成PPS转换型折射波的有利条件是上覆介质横波速度比下伏介质横波速度要小很多,提出了基于PPS转换型折射波的转换波静校正方法,并对实际三分量地震资料进行了处理,转换波静校正取得了较好的效果.     

横向各向同性介质弹性波多分量叠前逆时偏移

随着油气勘探程度的提高,隐蔽油气藏在增储上产方面起到了重要作用,因此发展基于各向异性介质的多分量偏移方法是非常必要的.本文基于横向各向同性（VTI）介质,从二维弹性波速度\|应力方程出发,通过在时间上的二阶差分和空间上的交错网格高阶差分对方程进行离散,得到弹性波交错网格高阶差分的多分量逆时偏移算子.在激发时间成像条件的应用过程中引入Poynting矢量进行成像并消除逆时偏移所引起的低频干扰,在此基础上实现了VTI介质中二维弹性波叠前多分量逆时深度偏移.理论模型的偏移处理表明,该方法能够对地层进行准确成像,并可以消除逆时偏移所引起的低频噪声.     

日本西南部后续震相剪切波分裂分析：地壳内部线性构造的探测器

尝试用剪切波分裂分析的方法探测地壳内部的线性构造。从地震图上可以看出日本西南部地区存在一些线性构造。在该地区没有发现明显的活断层能证明这些线性构造的存在。我们用两种后续震相，即PpPms和PpSms震相对日本西南部地区的剪切波分裂进行了研究。PpPms是一种后续S波震相，它是P波在地表反射后又入射到地壳中经莫霍面反射转换成的S波。PpSms也是一种后续S波震相，它是P波在地表反射转换成S波后经莫霍面再次反射入射到台站的s波。我们用这两种震相检测了地壳中的线性构造。观测到的快波偏振方向呈现北东东—南西西、北东—南西和南北的横向变化。得到的快波偏振方向与该地区最大主应力方向不一致。最大主应力作用下产生的裂隙引起的各向异性解释不了日本西南部地区的剪切波分裂结果。北东—南西的快波偏振方向与该地区的地质线性构造方向一致。该地区的剪切波分裂有可能是地壳内的线性构造引起的。     

垂直横向各向同性介质中波的传播野外实验和模型研究

在出露于英格兰南部的横向各向同性的Oxford粘土层中进行了井下实验。在野外资料中发现了两类剪切波的不同时差曲线和SV波的异常振幅特征。根据以前在现场测定的速度,进行了模型研究以解释观测结果。文中给出了用特征线方法由解析方武计算出来的相速度和群速度曲线以及用Alekseev-Mikhailenko方法计算的合成地震图。野外实验和模型研究表明:在qSV波波前中出现尖点三角形(cuspidal triangles)是波在横向各向同性介质中传播的基本特征。甚至对较弱的横向各向同性介质,也存在向尖点方向聚集的效应,并造成了在这个方向上显著的剪切波振幅。我们进而对可能会影响合成地震图的数值各向异性效应进行了检     

剪切波分裂的复量分析:实例研究

把复分量分析方法应用于4组剪切波数据:美国克恩县Lost Hills地区四分量单偏移距VSP;巴黎盆地单一震源、二分量多偏移距VSP;Lost Hills地区四分量反射测线二澳大利亚的G~an Creek煤矿煤层内的跨孔测量.在所有上述实例中,分裂的快剪切波(或槽波)的偏振可由地震波特性的色标记录剖面估算.特别是在测线内和测线外震源复分量色标剖面上和源无关的一致性偏振允许可以求得剪切波的偏振涌,而无需旋转仪器和震源的轴.我们的结论是:复分量分析方法有助于由地震剖面识别和估计剪切波的分裂,帮助进行地层解释,并可简化各向异性介质中多分量反射资料的处理过程.     

小近震三分向地震图S波记录振幅包络形状及Q值测定

本文采用三层地壳介质模型,讨论了地方台网记录的小近震三分向地震图S波段振幅包络形状问题.认为S波包络的规则形状主要是由于强反射界面上的一次和多次全反射波形成的.分析了地壳分层结构,震源辐射特性,介质衰减对n次全反射波振幅的影响.在此基础上,从理论上给出了从直达S波到尾波之间的S波段记录部分振幅包络形状函数和S波最大振幅.利用包络形状函数方法测定了宁夏地区介质品质因素Q值.      

永登5.8级地震前后剪切波分裂特征

应用１９９０年至１９９５年ＣＤＳＮ台网兰州数字台的记录和中法合作建立的朗索数字台的记录,研究了１９９５年７月２２日甘肃永登５．８级地震前后剪切波分裂的特征,利用最大特征值法,波形识别算子法和最大似然法定量确定了剪切波分裂的快慢波时间延迟及快波偏振方向,结果表明,在永登地震前大约１年的时间内剪切波分裂延迟增大,快剪切波偏振方向也从ＮＥ向转为ＮＷ向,地震后剪切除波分裂时间延迟和偏振方向很快恢复,其时间     

一种声波在固体和液体中传播的显示方法

给出了一种声波在固体和液体中传播过程的显示方法.该方法能够显示声波在二维平面内的动态传播过程.与动态光弹法、施利仑(Schlieren)法等声传播显示方法相比,该方法不仅能够同时显示不同时刻固体、液体中的声场,而且还适应于非透明固体;另外,对样品的残余应力没有要求,制作比较容易;但是,测量的声场是间接的,受接收换能器余震和液体直达波影响.将铝板放在液体里,记录到了在铝板中传播的纵波、横波和面波,在液体中传播的直达波以及3种首波,它们分别与铝板中传播的纵波、横波和面波相耦合,并且直观地显示了铝板与液体界面上所传播声波之间的耦合关系;将有机玻璃放在液体中,记录了有机玻璃中传播的声波及其与液体中所传播声波的耦合关系.      

A method for visualizing sound propagation in solids and liquids

Introduction When seismic waves propagate in a medium of complex geometry,such as a dam,it pro-duces stress concentration area at some spots of the dam because of the interface reflection and refraction of the waves,resulting in serious safety risk.Understanding seismic wave propagation in complex mediums becomes very important.In order to reduce the damage from natural earth-quakes,precaution measures should be designed on the basis of the seismic propagation charac-teristics.Experimental geo…     

Separation of split shear waves based on a hodogram analysis of HTI media

Although the shear-wave birefringence phenomenon affects the imaging of converted shear waves, it also provides a considerable amount of information on subsurface fracture development. Therefore, it is significant to separate split shear waves before seismic interpretation and reservoir prediction. In this paper, we propose a new method of split shear waves separation based on the polarization directions derived from hodogram analysis. Through the hodogram analysis, we find that the split shear-wave particle motions are within the range of a specific and fixed rectangle, which have relations with the fracture azimuth in strata. In addition, we found that a couple of split shear waves can only be fitted to the unique trajectory rectangle through the theoretical derivation. Based on this, we establish the trajectory rectangle through the wave vector calculation and calculate the fracture azimuth according to the fact that the one edge of the trajectory rectangle is along or perpendicular to the fracture azimuth. Synthetic data analysis shows that the calculation accuracy of fracture azimuth under the constraint of trajectory rectangle is less affected by the time delay between split shear waves than using the method of eigenvector–eigenvalue decomposition (EED). Therefore, we can obtain better results for separation of split shear waves using our method than using EED. Eventually, we propose an approach of layer stripping to deal with the problem that shear wave split several times due to the situation that different strata have different fracture azimuths. Synthetic data test indicates that our method can achieve higher calculation efficiency and faster convergence speed than the conventional eigenvector–eigenvalue decomposition method, even though the data are of a low signal-to-noise ratio. Moreover, field data applications show the effectiveness and potential of our method.     

解耦纵横波反射波走时反演

基于常规弹性波动方程的反射波走时反演结合走时和反射波信息可以有效的摄取模型参数中的低波数成分,然而纵横波之间的耦合效应以及纵横波速度对波场的敏感性差异,导致反演的非线性问题增强.为此本文研究了基于解耦波动方程的反射波走时反演,并提出改进的时移互相关目标函数,分别隐式计入射波场快照与反传波场快照的时移量,很大程度的降低了纵波、横波之间的耦合关系,并提高纵横波速度低波数信息的反演质量.最后模型测试证明了本文方法的正确性.     

利用随钻正交偶极子声波测井评价地层各向异性的数值研究

在随钻测井条件下,由于钻铤占据了井孔内的大部分空间,充液井孔中沿着井轴方向传播的模式波的特性与电缆测井非常不同.本文建立了随钻正交偶极子测井声学模型,采用三维有限差分方法模拟了偶极子声源在随钻条件下各向异性地层井孔内激发的声场,研究了地层的声学各向异性在随钻正交偶极子声波测井中的响应特征.数值模拟结果表明,在随钻测井条件下,对于井轴同TI地层对称轴垂直的情况,弯曲波分裂现象仍然存在,通过正交偶极子测量方式和合适的反演算法能够准确有效地确定地层的快横波方位角,可以考虑采用同正演理论相结合的反演算法来获得地层的快、慢横波速度及声学各向异性信息;对于井轴同介质对称轴呈一定夹角的TI地层井孔,情况变得非常复杂,不同井斜倾角下弯曲波的速度的变化趋势并非同对应的地层横波速度的变化趋势完全一致,不过在一定的频段内,地层横波速度仍然是弯曲波的最主要控制因素.对于本文研究的模型,当井轴同介质对称轴的夹角大于大于60°时,此时获得的弯曲波的各向异性值基本能够反映对应角度下地层横波速度的各向异性信息.     

Shear wave velocity measurement during a standard penetration test

An experiment was carried out to develop a technique to measure shear wave velocity simultaneously with the standard penetration test popular in soil engineering. In the standard penetration test an impact at the bottom of a borehole is produced by weight dropping and may be expected to generate seismic waves. A three-component geophone was set on the ground surface near the borehole and the waves generated were recorded with a magnetic recorder at successive depths of the penetration test. The predominance of the SV wave obtained with this simple method was assured by measurement of the particle orbit. Signal amplitudes decrease with depth and become less than the noise level at a certain depth. Therefore records from deeper sources must be processed to disclose the shear waves. Since waveforms of SV events generated by blows of the penetration test at a given depth are very similar, the signal to noise ratio would be expected to be improved by a stack of wave trains. A paste-up of the radial component after stacking was compared with that before stacking and a refinement was clearly recognized. A vertical distribution of shear wave velocity was obtained by reading the onset time at each depth. Shear wave velocities thus obtained were compared with N values from the standard penetration test and specific resistivities from electrical logging in the same borehole. The data were mutually consistent. This experiment showed that a convenient, precise shear wave velocity measurement can be conducted during the routine work of a standard penetration test.     

首都圈西北部地区地壳介质地震各向异性特征初步研究

本研究使用首都圈数字地震台网2002年01月～2003年12月的波形记录资料,采用SAM方法,进行了剪切波分裂的分析,得到首都圈西北部地区地壳介质地震各向异性的初步结果.根据对有3条以上可靠记录的14个台站的统计分析,得到首都圈西北部地区的剪切波分裂的统计平均结果为: 快剪切波平均偏振方向为NE699°±445°,慢剪切波平均时间延迟为444±293（ms/km）.研究认为,NE699°±445°的快剪切波平均偏振方向暗示了该区域的水平主压应力方向,快剪切波偏振方向的第一优势取向揭示了NWW近E W方向的原地水平主压应力的构造意义,凸现了NWW向的张家口—蓬莱断陷带.通过快剪切波偏振方向,本研究进一步证实,位于活动断裂上的台站的快剪切波偏振方向的优势取向与断裂走向一致,认为南口—孙河断裂和夏垫断裂是两个活动断裂,而八宝山断裂可能是个并不太活跃的活动断裂.华北盆地里的快剪切波偏振方向显示出复杂的分布特征,对应了盆地凹陷区里许多断裂互相交汇造成区域主压应力场受到局部调整的复杂图像.研究还认为慢剪切波时间延迟急剧的梯度变化可能与地壳深部的温度变化有关联.     

含偏心点声源的随钻测井声场模拟和地层各向异性反演研究

地层横波波速测量以及各向异性评价是目前随钻声波测井应用及方法研究的难题之一.针对这些问题,本文试图从钻铤上的偏心点声源在各向异性地层中的响应出发,寻求和探讨解决方案.我们基于三维有限差分模拟的随钻测井信号,研究了偏心点声源在水平横向各向同性(HTI)慢速地层井孔中激发声波传播规律,研究结果表明:在HTI地层中偏心点声源能够同时激发出快、慢两种波形,并且此两种波形中主要分别包含快、慢弯曲波,由于与钻铤波的耦合作用,其速度总是分别小于地层快、慢横波波速,所以无法直接用于地层横波波速的测量.但根据进一步的灵敏度分析可知当在3kHz以上时,它们的相速度分别对地层参数水平和垂直剪切模量(c66和c44)最为敏感.基于此特性,本文提出一种基于解析近似解的最小二乘拟合法,能够通过快、慢波频散曲线反演地层横波波速,所测值误差小于3%,并且具有很好的容错率和稳定性;进而由横波速度反演值评价地层各向异性大小.最后,地层快横波偏振方位可以利用垂直于偏心声源方向的偶极采集的信号能量变化曲线来获取.     

乌海地区剪切波分裂研究

根据乌海地区构造环境,采用SAM方法研究乌海地区地壳各向异性特征,使用乌海地震台2014年1月至2020年6月数字地震波形进行分析。根据65个有效地震记录,得到乌海地区剪切波分裂参数,其中快剪切波平均优势偏振方向为NE63.1°±46.4°,慢剪切波平均时间延迟为（1.13±0.66）ms/km。乌海地震台快剪切波偏振显示出4个优势偏振方向,分别为NE、EW、NNE、NNW向。将得到的各向异性结果与研究区应力场和地质构造进行分析,认为研究区周边复杂的剪切波分裂变化是主压应力场、原地主压应力、断裂带分布共同作用的结果。