井下三分量地震记录矢量合成

李迎秋，刘永华，王素莉

1.防灾科技学院，河北 三河 065201

2.长安大学物探学院，陕西 西安 710061

0 引言

利用VSP可以深入了解地震子波传播的某些基本特性，帮助了解反射和透射过程，从而反过来又可改善地表地震资料关于构造、地层和岩性的解释。VSP资料的处理也成为一个很重要的研究对象。实际工作中经常用到的是三分量检波器，其中90°三分量检波器的测量结果比较直观，易于理解，解释方便，但是，推靠器推靠到井壁上的合力通常沿X、Y、Z三个正交轴的分量是不相等的，因此三个轴上的换能器与井壁地层耦合的力也是不相等的，这往往使水平换能器获得的资料产生相移和畸变，仪器结构本身不易使垂直换能器和水平换能器的振幅和相位响应调节到相同。因此，要想使得所测得的数据能够很好地被我们利用，我们必须对它们进行相应的转换。

1 三分量合成的基本原理

三分量井下检波器不能定向，在不同井中的不同深度随机地推靠在不同方位，三个轴上的换能器与井壁地层耦合的力不相等，因此所测得的地震波数据和所期望得到的有一定的差距，所以需要对所测得数据进行相应的转换，判断出三分量检波器在不同深度的方向位置和波的偏振方向，也就是三分量VSP资料处理中的水平分量定向。在垂直地震剖面观测中，只观测单分量（通常是垂直分量）的VSP记录能解决很多的地质问题，但是当地质构造复杂或者当采集资料的几何布置不满足处理的假设前提时，单分量VSP记录的能量就会受到限制，特别是如果不只希望利用压缩波，还希望利用切变波和转换波等其他类型的波时，更希望由单分量VSP观测过渡到三分量VSP观测。但是当前所使用的三分量（或三轴）井下检波器在井下是随机旋转的，检波器在井中不同深度随机地推靠于不同方位，并且我们无法从仪器上知道记录是不是检波器轴的取向。因此，我们需要将所得到的数据进行合成。

2 三分量合成的基本意义和用途

三分量合成就是将所测得的数据进行水平定向。在分量合成过程中，可以将波分离开（实际上是将波的初至分离），由于合成的系数的原因，就使得一个方向的分量很好，而另一个方向分量就很差，几乎不可能两个方向的分量记录都很好。一般来说，井间地震所测得数据中，垂直方向上所测得的数据，能量强，信噪比高，所绘制的剖面图图形清晰，同相轴明显，初至起跳也比较明显，这样很有利于初至的精确拾取。

进行分量合成以后的数据基本上将各种波分离开，这样有利于进行资料的解释，并且可以实现测井曲线的深-时转换。当然，三分量合成后所得到的数据不一定就能够完全将不同的波分离开来，并且绝大多数情况下都不能将其完全分开，这也是三分量合成的一个难题，有待于进一步的研究探讨。

3 90°三分量合成的过程和转换的具体方法

90°三分量合成过程：检波器的水平轴向随深度随机变化，但是第一个P波的水平投影Hp大致不变。观测的水平分量（x和y）转换到以Hp 为参考的一致坐标系（和）。直达P波的偏振角是水平分量定向处理中需主要确定的量。

根据程序设计的结构选择是进行水平分量合成还是进行垂直分量合成，如果是水平分量合成则利用水平分量合成的计算公式，否则利用垂直分量的计算公式进行合成。

利用测得的数据绘制出的剖面图比较乱，图形不干净，有很多干扰，而且初至很不明显，同相轴也不理想，对于地层和岩性的解释有一定的困难。不容易拾取初至，这对解释来说是一项很大的障碍，说明检波器所接收到的波比较混乱。

水平分量合成后的数据绘制的剖面图。从其中一张图可以看出几乎地震记录的每一道的初至波的起跳都比较明显，同相轴也很清晰，对于划分地层很有利，根据深度和所拾取的初至时间可以确定地层层速度，进一步就可以确定岩性。说明水平分量合成后，射线平面内的波比较集中，从而可以得到和Z分量剖面图相似的图形，另一种情况的合成图效果很不好，这是与实际情况相符合，Hp波在是在射线平面内的，而Sh波则是与射线平面相垂直的波，这一方向的波在实际中就要比射线平面内的波信号差。检波器接收信号时，会对射线平面内的波比较敏感，由于该方向的信号比较强，并且受介质影响衰减比较小，而另一个方向恰好相反，所以接收到的信号不好。另一方面的原因是，在进行三分量合成时，对不同方向的分量所用的系数是不一样的。从同相轴上可以看出记录合成后能量比较集中，说明反射很强烈，利用一般的地震理论，就可以确定出层速度了。这对于分析有利油气储层很有用处，根据相关信息，可以分析出地层裂缝和断层。

三分量检波器所测的三分量数据中垂直分量上的记录数据的效果最好，有利于初至的拾取，基本上可以利用该记录确定地层的层速度信息和岩性信息。一般情况下，人们所利用的VSP信息，就是我们现在所说的垂直分量。投影在水平方向的分量记录所绘制的剖面图，所以图形的效果会不好是有可能的。分量合成所生成的两个分量一个是P波偏振方向的分量，另一个是与P波偏振方向垂直的分量。

[1]S.诺曼.多门尼科主编.横波勘探论文集.邝少荣，方云飞，等译.石油工业出版社，1987，9.

[2]朱光明编.垂直地震剖面方法[M].1版.石油工业出版社，1998，2.

[3]谭浩强，田淑清编著.FORTRAN语言 FORTRAN77结构化程序设计[M].1版.清华大学出版社，1990，3.

[4]陆基孟主编.地震勘探原理（上、下册）.1版.石油大学出版社，1993.