，这里表示方位角与0度方位角 的夹角。
[0052] 依照公式（8)便可在横波分裂检测裂缝时不再局限于Alford旋转所要求的正交 排列了，非正交的排列同样能计算横波分裂问题。
[0053] 根据采集得到的方位两分量数据，构建如式（8)这样的方程组。解方程组可得到 al、a2、a3、a4。令由裂缝引起的横波分裂的快横波的两个分量为f n和f12，慢横波的两个 分量为f2i和匕，贝1J可得：
[0055] 进一步，可导出，
[0056] a2+a3=(fn-f22) sin2 0+(f12+f21) cos2 0 (10)
[0057] a1~ai =(fn-f22) cos2 0 - (f12+f21) sin2 0 (11)
[0058] 又根据波动理论，在横波分裂情况下，波场分为平行裂缝传播和垂直裂缝传播。因 此，快波的横向分量和慢波的横向分量理论上应该是没有的。在实际情况下往往并非如此， 但也可根据理论给出如下假设，
[0059] f12+f21=0 (12)
[0060] 由此可得，
[0062] 也可以根据角度和时移扫描来计算裂缝发育方位和快慢波分裂时差。在指定时移 量范围和角度旋转范围情况下，根据波动理论，旋转后的主要能量集中在快波及慢波上，也 就是主对角线成分上。因此，可给出判别准则为主对角线元素的能量最大，或者次对角线元 素的能量最小，根据一般的假设快波能量大于慢波能量，具体为：
[0063] fn2>f222 ( 14)
[0064] A E = fn2+f222-f 122-f212 (15)
[0065] 当时差及角度满足不等式和能量差为最大时，对应的角度和时移量就是裂缝方位 和快慢波的时差。
[0066] 当然也可以不假设快波能量大于慢波能量。此时，可先根据能量差异最大即公式 (15)，确定一个裂缝方位。然后，利用旋转矩阵将数据旋转到裂缝方位上。此时，对角线元 素必然有一个是快波另一个为慢波。这里，可通过互相关来确定哪一个是快波及快慢波的 时差。当f22为快波时之前确定的裂缝方位角度有一个90度的校正，f n为快波则没有裂缝 方位角校正问题。
[0067] 上述原理可以通过计算机等装置来实现。如图2所示，为本发明方法的流程图。
[0068] 首先，在步骤S201中，获取各采集方位中的转换波信号。
[0069]在步骤S202中，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。假设两个正交排列的方位角度为〇度和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上述的公式（6)和公式（7)。在该公式中， 分别表示第i个采集方位上的两分量数据， al、a2、a3、a4分别表示0度、90度方 位正交排列上的四分量数据，e i表示第i个采集方位与〇度方位之间的夹角。
[0070]在步骤S203中，基于上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。该四分量数据 计算公式如公式（8)。
[0071]在步骤S204中，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。
[0072] 具体而言，根据正交排列方位上的四分量数据al、a2、a3、a4与裂缝引起的横波分 裂的快横波分量数据fn、f12和慢横波分量数据f21、f 22之间的旋转关系，基于理论模型的横 波分裂假设来通过以上的公式（13)计算裂缝方位角0 :
[0074]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，即上述公式（12) :
[0075] f12+f21 = 0。
[0076] 首先，本发明打破了正交排列的限制，实现了非正交的Alford旋转方法。其次，在 采集到的所有方位数据的约束下计算出四个分量的值，如公式（8)所示。最后，在这四个分 量上计算裂缝主方位和快慢波时移量。此时，可按照旋转的方法来计算裂缝方位，同时本发 明也给出了解析的裂缝方位计算公式。
[0077] 由于裂缝检测包括检测裂缝的时差和方位，而本发明主要强调在裂缝检测上突破 了原有ALFORD方法的正交的前提条件，因此实现了非正交排列ALFORD的裂缝检测方法。而 对于时差校正，通常可采用扫描和相关来求时差。经过时差校正之后也确实可以得到更好 的地震剖面。本领域的普通技术人员可在本发明的原理之上进行多种变形，如采用各种现 有技术中公开的任何一种时差校正均能不同程度地实现本发明的目的。因此本发明的范围 有权利要求书相关内容进行限定。
[0078] 在实验中，设计了一个四层的理论模型。其中，表1给出了模型层的深度、裂缝发 育方位以及快慢波的时差。
[0079]表1
[0081] 基于这一理论模型，采用本发明可以很好地计算出每一层的裂缝方位以及快慢波 时差。从附图上能看出作为输入的理论记录由于快慢波混合在一起而导致了成像效果很 差，使得R分量上有明显的正弦波现象。经过本发明计算出裂缝发育主方位以及快慢波时 差后，对输入的R、T分量进行了校正，校正后的R分量成像品质明显提高。此外，同相轴上 也不再存在时延，T分量呈现90度的极性反转现象，准确地指示了裂缝的发育方位。
[0082] 图3和4中给出了作为输入的R、T分量数据的图片。由于在横波分裂校正前，快 慢横波同时存在于R、T分量上，而快慢波本身存在时差，因此叠加后便出现了 R分量上的正 弦现象。
[0083] 在计算得出每一层裂缝的方位及快慢波的时差后，对输入数据进行校正。在旋转 到快慢波后，校正快慢波的时差，将慢波校正到与快波时间一致后重新旋转到R、T分量上， 这便是输出的R、T分量。
[0084] 虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采 用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本 发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化， 但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
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。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〇度和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： = cos2 O1O1 + sin θ: cos θα, + sin Oj cos Θ;α. + sin2 Ou4 RW = - sin巧 cosg.A + cos2 6^.<72 - sin: + sing cos0"4 其中，/^丨1/^丨2分别表示第1个采集方位上的两分量数据，&1、 &2、&3、&4分别表示0度、 90度方位正交排列上的四分量数据，Θ i表示第i个采集方位与〇度方位之间的夹角。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的四分量数据的关系：其中，al、a2、a3、a4分别表示正交排列方位的四分量数据，/<、户义……/?:户文分 别表示N个任意采集方位上的两分量数据，Q1……ΘΝ*别表示采集方位的方位角。4. 如权利要求3所述的裂缝检测方法，其特征在于，根据正交排列方位上的四分量数 据al、a2、a3、a4与裂缝引起的横波分裂的快横波分量数据fn、f12和慢横波分量数据f 21、 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： fl2+f2l = 〇。5. 如权利要求4所述的裂缝检测方法，其特征在于，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。6. 如权利要求4所述的裂缝检测方法，其特征在于，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。7.如权利要求1-6中任一项所述的裂缝检测方法，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明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。
【IPC分类】G01V1/28
【公开号】CN104898162
【申请号】CN201410079665
【发明人】魏修成, 谢飞, 刘兰锋, 季玉新, 张雅勤, 陈天胜
【申请人】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
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月6日