[发明专利]地球物理勘探方法

说明书

本发明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（single    line    of    action    or    polarization）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”（line    of    action）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，它们的取向决定了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置，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。本发明的地球物理勘探方法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。

本发明包括一个新的地球物理勘探方法，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。