地质勘探中的裂缝检测方法技术

本发明专利技术公开了一种地质勘探中的裂缝检测方法，其包括以下步骤：获取各采集方位中的转换波信号；基于Alford旋转法导出由假定的正交排列的四分量数据表示任意采集方位的转换波信号的两个分量数据解析表达，其中正交排列的方位角度为任意假定的角度；基于该解析表达将各采集方位的两分量数据与假设的正交排列方位上的四分量信号进行关联，从而计算得到正交排列方位上的四分量数据；基于计算得到的正交排列方位上的四分量数据而得到裂缝方位角，从而检测得到裂缝发生的方位和时差。本发明专利技术的方法打破了传统四分量Alford旋转横波分裂算法的正交排列的限制，实现了非正交的多分量Alford旋转横波分裂算法。

【技术实现步骤摘要】
地质勘探中的裂缝检测方法
本专利技术涉及地质勘探和油气田开发，更进一步地说，涉及地质勘探中的裂缝检测方法。
技术介绍
当前的多分量地震勘探技术主要是纵波震源激发、三分量或四分量检波器接收。纵波下行遇到反射界面后在一定条件下会发生波模式转换，纵波转换为横波称为转换波（PS）。转换的上行横波在碰到裂缝介质时会发生横波分裂现象，这一现象会被检波器记录下来，其在探测裂缝型油气藏时会起到重要的作用。在裂缝发育的储层中，纵波传播的速度和振幅随测线方向变化而变化。但是，这种变化量最大不到3%，在资料处理解释中稍有误差就可能将这种方位变化掩盖。而横波进入裂隙后会分裂为不同偏振方向（通常正交）的两个快慢横波。这两个横波具有不同振幅大小和快慢传播速度，一般强振幅速度快的称之为快横波（S1），反之为慢横波（S2）。裂缝的主方向就是快横波的方向。在多分量地震资料采集观测系统中，沿测线方向埋置的检波器得到的分量称之为X分量，沿垂直测线方向埋置的检波器得到的分量称之为Y分量。由X、Y分量确定的采集系统坐标与“自然坐标”（由S1波和S2波定义的裂缝系统）之间存在一个未知角度θ。为了有效地探测裂缝型油气藏及其裂缝主方位和裂缝发育程度，可利用横波分裂这一波动现象来估算采集坐标和自然坐标之间的夹角，从而确定裂缝发育的主方位。寻求快横波和慢横波之间的时差可判断裂缝的发育程度。目前已经存在多种利用横波分裂现象检测裂缝的方法了，根据涉及的分量数量基本可分为两分量方法和四分量方法。其中，比较有影响的是：1986年Alford提出的基于纯横波勘探的四分量旋转方法，其通常称为Alford旋转方法；1988年Thomsen提出的两分量旋转方法；以及，Harrison于1992年基于波形相似性假设提出了两分量的旋转方法。两分量方法理论上更适合转换波勘探，因为转换波无法像Alford那样构建四分量的数据矩阵。然而，相比而言，四分量方法更为稳定。JamesE.Gaiser1997年给出了基于转换波四分量数据的Alford旋转方法，他的方法在工业界广泛被接受。这一方法利用两个方位相互正交采集的转换波资料来构建四分量的数据矩阵，用来近似纯横波勘探得到的四分量数据。如上所述，转换波正交排列的四分量Alford旋转方法受到了两个采集排列必须正交的限制。因此，在实际的资料采集中大量的数据事实上为非正交的，它们或者不存在严格正交的两个采集方位，又或者满足正交条件的数据相对要少很多。而且，也不存在与之正交的排列，因此，在裂缝检测时只能避开这些数据。而在裂缝检测时用到的数据量较少必然会影响结果的正确性。因此，为了充分的利用采集到的多分量数据，就要打破正交的限制。为此，需要提供一种不需要所采集的分量数据都满足正交特性就可以根据Alford旋转法确定裂缝方位角从而检测裂缝发生位置的方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出了一种地质勘探中的裂缝检测方法，其包括以下步骤：获取各采集方位中的转换波信号；基于Alford旋转法导出由假定的正交排列的四分量数据表示任意采集方位的所述转换波信号的两个分量数据解析表达，其中正交排列的方位角度为任意假定的角度；基于所述解析表达将各采集方位的两分量数据与假设的正交排列方位上的四分量信号联系起来，从而求得正交排列方位上的四分量数据；基于计算得到的正交排列方位上的四分量数据得到裂缝方位角，从而检测得到裂缝发生的方位和时差。根据本专利技术的一个实施例，假设两个正交排列的方位角度为0度和90度，则任意采集方位的两个分量数据与正交排列的四分量数据之间的解析表达式为：其中，分别表示第i个采集方位上的两分量数据，a1、a2、a3、a4分别表示0度、90度方位正交排列上的四分量数据，θi表示第i个采集方位与0度方位之间的夹角。得到该公式所选用的0度角度对本专利技术不起限制作用。在一个实施例中，根据以下解析表达来求得N个任意采集方位上的两分量数据与正交排列的四分量数据的关系：其中，a1、a2、a3、a4分别表示正交排列方位的四分量数据，分别表示N个任意采集方位上的两分量数据,θ1……θN分别表示采集方位的方位角。在本专利技术的一个实施例中，根据正交排列方位上的四分量数据a1、a2、a3、a4与裂缝引起的横波分裂的快横波分量数据f11、f12和慢横波分量数据f21、f22之间的旋转关系，基于理论模型的横波分裂假设来计算裂缝方位角θ：在横波分裂假设中，假设快横波的横向分量f12和慢横波的横向分量f21为零，或者假设快横波和慢横波的横向分量之和为零：f12+f21＝0。在本专利技术的一个实施例中，裂缝检测方法还包括进一步根据角度和时移扫描来计算裂缝发育方位和快慢横波的分裂时差。在本专利技术的一个实施例中，根据能量差异最大来确定出裂缝方位，然后利用旋转矩阵将横波分裂方位的四分量数据旋转到裂缝方位上，从而基于快横波和慢横波之间的互相关的关系来确定分裂时差。在本专利技术的一个实施例中，所述转换波信号包括正交排列的分量数据和非正交排列的分量数据。本专利技术带来了以下有益效果：本专利技术可实现非正交的Alford旋转，其可以充分利用采集到的数据来更准确地确定裂缝方位和快慢波时差，并基于合理的假设如理论模型的横波分裂理论假设来给出裂缝方位角的解析表达式。本专利技术的方法打破了传统四分量Alford旋转横波分裂算法的正交排列的限制，实现了非正交的多分量Alford旋转横波分裂算法。对于任意夹角的采集排列数据都能实现横波分裂的裂缝角度计算。此外，还提供了角度旋转扫描的裂缝方位角度计算方法。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明图1显示了Alford坐标旋转示意图；图2是本专利技术的一个实施例的方法流程图；图3是实施本专利技术前的输入分量数据的图片；及图4是实施本专利技术进行快慢波时差校正后的输出分量数据的图片。具体实施方式以下将结合附图来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术各实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。横波分裂检测裂缝中的经典方法Alford旋转理论是基于纯横波勘探提出的。它要求正交排列的横波激发及横波接收。后来，J.E.Gaiser等人将其扩展到转换波勘探中，同样是要求两个正交的排列。如图1所示，两条虚线分别代表两个不同方位的转换波采集排列，它们呈正交关系。根据Alford理论任意两个正交排列采集得到四个分量与在平行裂缝和垂直裂缝方位上采集得到的四个分量满足Alford旋转公式，如公式（1）：其中方程左边的矩阵代表任意正交排列采集得到的四分量数据，右边代表在裂缝方位上采集得到的四分量数据，其经过炮点及检波点的旋转矩阵旋转后就能够得到左边任意正交方位上的四个分量。因此，假设平行裂缝方位和垂直裂缝方位采集得到四个分量可由a1、a2、a3、a4来表示，如公式（2）右边中间的矩阵。θi代表要寻找的裂缝方位与采集方位的夹角，如图1所示的θ1。而公式（2）左边的矩阵则代表实际正交排列采集得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地质勘探中的裂缝检测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取各采集方位中的转换波信号；基于Alford旋转法导出由假定的正交排列的四分量数据表示任意采集方位的所述转换波信号的两分量数据的解析表达，其中正交排列的方位角度为任意假定的角度；基于所述解析表达将各采集方位的两分量数据与假设的正交排列方位上的四分量信号进行关联，从而求得正交排列方位上的四分量数据；基于计算得到的正交排列方位上的四分量数据得到裂缝方位角，从而检测得到裂缝发生的方位和时差。

【技术特征摘要】
1.一种地质勘探中的裂缝检测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取各采集方位中的转换波信号；基于Alford旋转法导出由假设的正交排列方位的四分量数据表示任意采集方位的所述转换波信号的两分量数据的解析表达，其中正交排列的方位角度为任意假设的角度；基于所述解析表达将各采集方位的两分量数据与假设的正交排列方位上的四分量信号进行关联，从而求得正交排列方位上的四分量数据；基于计算得到的正交排列方位上的四分量数据得到裂缝方位角，从而检测得到裂缝发育的方位和时差。2.如权利要求1所述的裂缝检测方法，其特征在于，假设两个正交排列的方位角度为0度和90度，则任意采集方位的两分量数据与正交排列方位的四分量数据之间的解析表达式为：其中，分别表示第i个采集方位上的两分量数据，a1、a2、a3、a4分别表示0度、90度方位正交排列上的四分量数据，θi表示第i个采集方位与0度方位之间的夹角。3.如权利要求2所述的裂缝检测方法，其特征在于，根据以下解析表达来求得N个任意采集方位上的两分量数据与正交排列方位的四分量数据的关系：其中，a1、a2、a3...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏修成，谢飞，刘兰锋，季玉新，张雅勤，陈天胜，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11