摘要：在不引入介質(zhì)的各向異性參數(shù)并認(rèn)為共反射點(diǎn)處同時(shí)產(chǎn)生波場(chǎng)的反射與轉(zhuǎn)換的狀況下，推導(dǎo)P波與P-SV波之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系，進(jìn)而得到轉(zhuǎn)換波時(shí) 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(chǎng)數(shù)值模擬技術(shù)，進(jìn)行多波波場(chǎng)響應(yīng)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(jì)算機(jī)C語(yǔ)言編程技術(shù)和SU編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了該方法的軟件化。通過(guò)模擬數(shù)據(jù)和實(shí)際資料的驗(yàn)證與測(cè)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(jì)實(shí)用、效率高，解決了轉(zhuǎn)換波地震資料處理中疊加速度場(chǎng)建立和疊加成像的問(wèn)題，對(duì)多波用于油氣勘探具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：地震勘探；轉(zhuǎn)換波；速度譜；速度分析；時(shí)距數(shù)據(jù)；動(dòng)校正；疊加(地震)；計(jì)算機(jī)軟件

   將地下介質(zhì)看作層狀介質(zhì)，當(dāng)?shù)貙觾A斜程度不同，描述地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律的時(shí)距方程也不同，其中以水平層狀介質(zhì)的時(shí)距方程最為簡(jiǎn)單，這正是從多次覆蓋技術(shù)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(shù)的理論依據(jù)所在。雖然它依據(jù)的理論公式簡(jiǎn)單，但沒(méi)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(lái)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(shí)特征的方程來(lái)研制速度譜分析技術(shù)，理論上看起來(lái)精確，但實(shí)際操作起來(lái)需要考慮和求取的參數(shù)已經(jīng)增加，這必然增加中間過(guò)渡環(huán)節(jié)才能最終達(dá)到分析速度的目的，這大大增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度和實(shí)際分析的工作量。同樣地，對(duì)以轉(zhuǎn)換波為主的多波勘探而言，也應(yīng)借鑒這一成熟的已工業(yè)化的P波勘探技術(shù)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(shí)距方程的表達(dá)式，如雙曲時(shí)距方程、雙平方根方程、高階非雙曲時(shí)距方程、高階時(shí)距方程、三參數(shù)時(shí)距方程等^[1～7]。目前應(yīng)用較多的是雙曲時(shí)距方程、雙平方根方程和三參數(shù)時(shí)距方程，且與共轉(zhuǎn)換點(diǎn)道集抽取一起構(gòu)成一個(gè)迭代循環(huán)體來(lái)同時(shí)分析，其存在的缺點(diǎn)是：①轉(zhuǎn)換波與縱波時(shí)距曲線方程差別較大，用縱波時(shí)距曲線方程分析的方法來(lái)分析轉(zhuǎn)換波等效動(dòng)校速度，誤差較大；②分析速度比時(shí)需已知縱波速度(v_p)，分析各向異性值(g)時(shí)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(diǎn)道集抽取是相互關(guān)聯(lián)、互為因果的，二者相互制約，誤差相互傳遞，形成一個(gè)自我封閉的誤差循環(huán)縮放系統(tǒng)，無(wú)法通過(guò)反復(fù)迭代來(lái)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(yīng)的成熟P波速度分析技術(shù)思路，遵循轉(zhuǎn)換波時(shí)距方程為非雙曲線方程的原則^[7]，推導(dǎo)出了速度分析操作方法與P波類(lèi)似的轉(zhuǎn)換波二參數(shù)時(shí)距方程，研制了相應(yīng)的軟件，通過(guò)了模型模擬數(shù)據(jù)的測(cè)試，進(jìn)一步經(jīng)實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)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(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了本方法的正確性、可靠性及實(shí)用性。

    波場(chǎng)的反射與轉(zhuǎn)換是同時(shí)發(fā)生的，于共反射點(diǎn)處有一組不同偏移距縱波產(chǎn)生時(shí)相應(yīng)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(shí)向上傳播，到達(dá)地面后被儀器記錄下來(lái)。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(shí)，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(diǎn)，R₁是P-SV波地面接收點(diǎn)，D是界面反射點(diǎn)位置，M是地面共中心點(diǎn)位置。

 

對(duì)于水平反射層，轉(zhuǎn)換波的時(shí)距方程可寫(xiě)為：

式中：t_ps為PS波的旅行時(shí)；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(shí)距曲線與零偏移距道時(shí)間軸的交點(diǎn)。

將式(2)、(3)代入式(1)后得：

 

此外，γ=1/γ₁，則

 

    式(6)即為推導(dǎo)得到的轉(zhuǎn)換波二參數(shù)時(shí)距方程，這兩個(gè)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(jì)算動(dòng)校正量t_ps，即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換波的動(dòng)校正。

 

    對(duì)某工區(qū)實(shí)際轉(zhuǎn)換波資料進(jìn)行了處理，其目的層約為2.7s，實(shí)際共轉(zhuǎn)換點(diǎn)道集如圖2所示。

    圖3是計(jì)算出來(lái)的速度比譜。圖4-a是老方法處理的預(yù)疊加剖面，圖4-b是本方法處理的預(yù)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(jìn)一步說(shuō)明了本方法的正確性、可靠性和實(shí)用性；同時(shí)，使用本方法時(shí)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(shí)距方程分析轉(zhuǎn)換波速度最低，因而，依此為基礎(chǔ)輸入?yún)?shù)來(lái)分析或計(jì)算其他中間過(guò)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(zhǔn)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(dǎo)了只有一個(gè)輸入?yún)?shù)的轉(zhuǎn)換波二參數(shù)時(shí)距方程，發(fā)展了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換波速度分析和動(dòng)校正方法，它基于共轉(zhuǎn)換點(diǎn)道集來(lái)分析。理論模型和實(shí)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(xué)善¹ 楊午陽(yáng)¹ 高建虎¹ 1.成都理工大學(xué)；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院)