[发明专利]一种无分离假象的纵横波分离方法

说明书

本发明涉及一种无分离假象的纵横波分离方法，属于地震波信息处理技术领域。本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种无分离假象的纵横波分离方法，其具体步骤为：利用一阶速度‑应变方程进行正演，并基于该公式和纵横波解耦方程进行纵横波解耦，得到分离纵横波速度场。本发明既能保证分离结果的相位和振幅不受改变，也能保证分离结果不存在分离假象；准确的纵横波分离为正演模拟和对地震波传播的认识，提供了支撑，弹性波因包含纵横波而相对复杂，弹性波波场正演时，纵横波的耦合，对认识波场的传播规律造成不便；准确的纵横波分离，为弹性波成像、地表数据纵横波分离、微地震定位等依赖于弹性波场延拓类算法提供了支撑。

技术领域

本发明涉及一种无分离假象的纵横波分离方法，属于地震波信息处理技术领域。

背景技术

以往的勘探往往假设地球介质为声波模型，采用单分量检波器采集地震信号，但随着简单油气藏相继被发现，我们不得不寻找更加复杂的油气藏，因此很多工区开始采用多分量数据采集，之前基于声波假设的模型在部分地区变的不再适用，必须将地球介质视为弹性介质。因此我们的陆地检波器也从单分量变为三分量，海上由监测水压的水听器变为四分量的海底电缆(Yu et al.,2013,Ikeda,1986)。对于这些资料，我们不能简单的将z分量作为P波，当单分量数据进行处理。这些多分量数据中除了P波信息，还携带了地下横波的信息，若能将这些纵波和横波的信息都提取出来，那将为我们的地质解释提供更多的信息，使油气藏能更好的被识别。横波的速度比纵波小，根据Snell定律可知，转换波相对P波而言，能携带更大偏移距的信息。在某些特殊构造中，比如在气云顶部，往往转换横波的成像结果要比纵波的好(Granli et al.,1999)。另外，转换横波信息的加入，使解释和反演问题(比如AVA、AVO等)多解性降低(Saha et al.,2014)。

但是要想将地震数据进行成像，那么偏移成像是非常重要的一步。偏移成像能使绕射波收敛，使地质构造回归到真实的位置，经过偏移处理之后的成像结果才更接近真实的地质结构。弹性波逆时偏移继承了普通声波逆时偏移的优点，同时还能通过横波进行成像。弹性波逆时偏移采用弹性波方程，不再是基于声波假设，不仅能得到PP的成像结果，还能得到转换波PS的成像结果，从而得到更多地下介质结构的信息，更加有利于对地下目标体的解释。弹性波方程正传和反传波场中，波场中既有纵波又有横波存在，如不对纵横波进行分离而直接进行成像，则会因纵横波的串扰而无法进行成像，因此在成像前必须对波场中的纵横波进行分离(Yan and Sava,2008)。因此，必须提出一种能保证分离波场动力学特征，且无分离假象的纵横波分离方法。

还有一些类似弹性波逆时偏移的方法，也需要进行纵横波分离。比如全波形反演，全波形反演是利用地震波的波形信息反演地下弹性波参数，每次迭代过程就相当于一处弹性波逆时偏移，因此也需要对弹性波波场中纵横波进行分离。还有最小二乘逆时偏移，最小二乘逆时偏移反演的是地下介质的反射率参数，每次迭代也相当于一次弹性波逆时偏移，需要对弹性波场中的纵横波进行分离。另外，微地震数据的震源逆时定位成像方法也需要用到纵横波分离，震源定位逆时成像，是将地表记录地震波形进行反传，然后采用振幅最大、自相关、互相关等方法进行成像，得到震源的位置，但是这个过程也需要将反传弹性波场中的纵横波进行分离。

另外，正演模拟也是地震学中非常重要的一个步骤，正演模拟能让我们更加清楚的认识到地震波的传播规律，也是反演问题的重要一步。对于弹性波的正演模拟，为了更加清晰的了解弹性波的传播规律，或者反演具体的弹性参数时，需要对正演模拟的波场进行纵横波分离。让纵横波模态分离，分离波场的物理意义更加清晰明确，对认识波的传播特征和反演具体问题会起到至关重要的作用。

可以看出弹性波的纵横波分离是诸多技术中的重要环节，为了保证弹性波逆时偏移等方法的准确性，必须提出一种准确的纵横波分离方法。目前有一些纵横波分离方法，比如基于旋度散度的纵横波分离、基于一阶速度-应力方程的纵横波解耦等方法，但是这些方法都存在以下的缺点；其中基于旋度散度的纵横波分离的方法，得到的物理意义和矢量特性均与原波场不一致；基于一阶速度-应力方程的纵横波解耦的方法出现分离假象。