摘要：在不引入介質(zhì)的各向異性參數(shù)并認為共反射點處同時產(chǎn)生波場的反射與轉(zhuǎn)換的狀況下，推導P波與P-SV波之間的運動學關系，進而得到轉(zhuǎn)換波時 距曲線方程——轉(zhuǎn)換橫波疊加速度分析公式。借助地震全波場數(shù)值模擬技術，進行多波波場響應特征的分析研究及多波多分量地震模擬記錄的生成，使用計算機C語言編程技術和SU編程技術實現(xiàn)了該方法的軟件化。通過模擬數(shù)據(jù)和實際資料的驗證與測試，結(jié)果表明所提出的轉(zhuǎn)換波二參數(shù)方程精度高、經(jīng)濟實用、效率高，解決了轉(zhuǎn)換波地震資料處理中疊加速度場建立和疊加成像的問題，對多波用于油氣勘探具有指導作用。

關鍵詞：地震勘探；轉(zhuǎn)換波；速度譜；速度分析；時距數(shù)據(jù)；動校正；疊加(地震)；計算機軟件

   將地下介質(zhì)看作層狀介質(zhì)，當?shù)貙觾A斜程度不同，描述地震波運動學規(guī)律的時距方程也不同，其中以水平層狀介質(zhì)的時距方程最為簡單，這正是從多次覆蓋技術誕生之日起直至今天仍在廣泛使用的常規(guī)速度譜分析技術的理論依據(jù)所在。雖然它依據(jù)的理論公式簡單，但沒有中間環(huán)節(jié)，可一步到位，減少了由于中間環(huán)節(jié)的增加而帶來的累積誤差，提高了速度分析精度；若采用較精確描述波走時特征的方程來研制速度譜分析技術，理論上看起來精確，但實際操作起來需要考慮和求取的參數(shù)已經(jīng)增加，這必然增加中間過渡環(huán)節(jié)才能最終達到分析速度的目的，這大大增加了軟件實現(xiàn)的難度和實際分析的工作量。同樣地，對以轉(zhuǎn)換波為主的多波勘探而言，也應借鑒這一成熟的已工業(yè)化的P波勘探技術思路。

    目前，許多研究者從不同角度出發(fā)，以不同方式、不同參數(shù)給出了轉(zhuǎn)換波時距方程的表達式，如雙曲時距方程、雙平方根方程、高階非雙曲時距方程、高階時距方程、三參數(shù)時距方程等^[1～7]。目前應用較多的是雙曲時距方程、雙平方根方程和三參數(shù)時距方程，且與共轉(zhuǎn)換點道集抽取一起構成一個迭代循環(huán)體來同時分析，其存在的缺點是：①轉(zhuǎn)換波與縱波時距曲線方程差別較大，用縱波時距曲線方程分析的方法來分析轉(zhuǎn)換波等效動校速度，誤差較大；②分析速度比時需已知縱波速度(v_p)，分析各向異性值(g)時需知道v_p與速度比(g表示介質(zhì)垂向非均質(zhì)性^[1])，輸入?yún)?shù)多，分析誤差大；③速度分析與共轉(zhuǎn)換點道集抽取是相互關聯(lián)、互為因果的，二者相互制約，誤差相互傳遞，形成一個自我封閉的誤差循環(huán)縮放系統(tǒng)，無法通過反復迭代來最終消除。

    為了克服以上常規(guī)分析方法的缺陷，筆者借鑒相應的成熟P波速度分析技術思路，遵循轉(zhuǎn)換波時距方程為非雙曲線方程的原則^[7]，推導出了速度分析操作方法與P波類似的轉(zhuǎn)換波二參數(shù)時距方程，研制了相應的軟件，通過了模型模擬數(shù)據(jù)的測試，進一步經(jīng)實際數(shù)據(jù)測試，取得了較為滿意的效果。理論數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)測試結(jié)果驗證了本方法的正確性、可靠性及實用性。

    波場的反射與轉(zhuǎn)換是同時發(fā)生的，于共反射點處有一組不同偏移距縱波產(chǎn)生時相應有一組共轉(zhuǎn)換橫波與之相伴而生?？v波和轉(zhuǎn)換橫波同時向上傳播，到達地面后被儀器記錄下來。圖1為波的傳播路徑示意圖^{[2～5，8]}，界面深度為h，S為震源，由震源產(chǎn)生的下行P波遇到界面后，產(chǎn)生反射P波(P-P波)的同時，又轉(zhuǎn)換形成反射SV波(P-SV波)，然后上行傳播到地面(圖1)。其中，R₀是P-P波地面接收點，R₁是P-SV波地面接收點，D是界面反射點位置，M是地面共中心點位置。

 

對于水平反射層，轉(zhuǎn)換波的時距方程可寫為：

式中：t_ps為PS波的旅行時；v_p為P波傳播速度；v_s為橫波傳播速度。

    由斯奈爾定律知：

式中：γ₁為橫波與縱波速度比值，；v_p、v_s分別為縱波速度和橫波速度；t_0p、t_0ps分別為P波、PS波時距曲線與零偏移距道時間軸的交點。

將式(2)、(3)代入式(1)后得：

 

此外，γ=1/γ₁，則

 

    式(6)即為推導得到的轉(zhuǎn)換波二參數(shù)時距方程，這兩個參數(shù)分別為v_p和γ。

    分析出縱橫波速度比后，采用式(7)計算動校正量t_ps，即可實現(xiàn)轉(zhuǎn)換波的動校正。

 

    對某工區(qū)實際轉(zhuǎn)換波資料進行了處理，其目的層約為2.7s，實際共轉(zhuǎn)換點道集如圖2所示。

    圖3是計算出來的速度比譜。圖4-a是老方法處理的預疊加剖面，圖4-b是本方法處理的預疊加剖面?？梢钥闯觯簭臏\到深，用本方法處理的剖面成像質(zhì)量都高于老方法，剖面成像質(zhì)量得到了較大改善，進一步說明了本方法的正確性、可靠性和實用性；同時，使用本方法時所需要的前提輸入?yún)?shù)少，減少了誤差的積累，提高了分析精度，使本方法具有一定的優(yōu)越性。

 

   轉(zhuǎn)換波資料處理中，采用雙曲時距方程分析轉(zhuǎn)換波速度最低，因而，依此為基礎輸入?yún)?shù)來分析或計算其他中間過渡參數(shù)，由于誤差的連續(xù)傳遞、累積與放大，使得最終分析結(jié)果誤差比較大，最終疊加成像效果比較差。

   為了減少分析環(huán)節(jié)、減少轉(zhuǎn)換波速度分析初始速度比值人為給定的盲目性，提高其準確性和減少誤差的積累，從而提高整體轉(zhuǎn)換波速度分析精度，筆者推導了只有一個輸入?yún)?shù)的轉(zhuǎn)換波二參數(shù)時距方程，發(fā)展了相應的轉(zhuǎn)換波速度分析和動校正方法，它基于共轉(zhuǎn)換點道集來分析。理論模型和實際資料處理結(jié)果表明本方法具有分析步驟少、累積誤差小、分析精度高。

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(本文作者：劉軍迎^1，2 李錄明¹ 雍學善¹ 楊午陽¹ 高建虎¹ 1.成都理工大學；2.中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院)