海上地震论文:海上地震勘查方位校正探究
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本文作者：刘一峰1傅旦丹2作者单位：1中国海洋石油总公司2北京锐浪石油技术有限公司
基本公式
水平分量方位校正的基本原理就是利用直达波为线性极化波的性质，将任意定向的两个正交水平分量检波器接收到的地震波场校正到径向水平方向和切向水平方向上来。对于海上采用绕圈悬挂式这样的多分量地震数据采集作业方式，无论是二维勘探还是三维勘探，相对于炮点至接收点的径向方向而言，其水平分量检波器的方位在工区坐标系中都会在全方位范围内任意随机变化的。设ux和uy分别为水平分量方位校正前在x分量和y分量检波器上接收到的地震波场值，而ur和ut则分别为水平分量方位旋转校正后在径向R分量和切向T分量上得到的地震波场值。设为方位旋转角（即x水平分量检波器的方位取向与各炮点至接收点的径向方向之间的夹角），那么，则有以下公式。可见，振幅法不似能量法那样首先去计算方位旋转角，而是直接去求取进行方位旋转处理所需的旋转角的正/余弦值，从而克服了能量法通过计算正切而求取方位旋转角时所存在的缺点，与能量法相比，振幅法无疑具有易于应用和计算方便的优点。在实际采集的多分量地震数据处理中，为得到任一接收点处的较为准确的方位旋转角正/余弦值计算结果，应在共接收点道集上利用多道信息同时进行估算。
理论模型试算
首先，为检验本文所提出的振幅法进行水平分量方位校正处理的有效性，基于各向同性层状介质模型，按照十字型地震观测系统进行数据采集方式设计，并采用射线法[6]分别正演模拟出采用拖曳式海底电缆和绕圈悬挂式海底电缆进行三维三分量野外采集的理论模型记录。在模拟绕圈悬挂式多分量接收方式过程中，对各接收点处水平分量检波器的方位取向采取了随机旋转处理。对这两种模拟的理论记录均采用振幅法进行水平分量方位校正处理。在采用振幅法进行方位旋转校正处理过程中，不论是何种海上多分量地震采集方式，我们均假设水平分量检波器的方位是任意随机变化的。图1为无噪情况下水平分量方位校正前的拖曳式采集共炮点道集模拟记录x分量（图1（a））和y分量（图1（b）），与振幅法水平分量方位校正后得到的R分量（图1（c））和T分量（图1（d））共炮点道集模拟记录的结果比较。从校正前后结果对比看，对这样的炮记录，尽管反射能量基本上集中在水平x分量检波器上，但其记录存在反相现象。在方位校正后，不仅反射能量全部恢复到径向R分量上，同时也消除了x分量上记录反相的现象，在校正后得到的切向T分量上则无任何反射能量。图2为无噪情况下水平分量方位校正前的绕圈悬挂式采集共炮点道集模拟记录x分量（图2（a））和y分量（图2（b）），与振幅法水平分量方位校正后而获得的R分量（图2（c））和T分量（图2（d））共炮点道集模拟记录的结果比较。可见，由于水平分量检波器的方位随机任意取向，在y分量上也记录到了与x分量同样量级，且相位和振幅随方位呈无规律变化的直达波和反射波信息。经方位旋转校正处理后，不仅径向R分量上地震波相位具有一致性，而且，在各向同性介质情况下，多分量地震记录中的水平分量上的地震波能量皆全部恢复到径向R分量上，在校正后得到的切向T分量上无任何反射能量。为进一步检验振幅法在有噪情况下的方位校正处理效果，按照绕圈悬挂式采集接收方式，按最大振幅比为1的原则正演模拟了有噪情况下的理论模型记录。图3（a）和图3（b）分别为有噪情况下水平分量方位校正前的绕圈悬挂式采集共接收点道集记录x分量和y分量，图3（c）和图3（d）则分别为采用振幅法进行水平分量方位校正后得到的R分量和T分量共接收点道集记录。通过比较可见，即便是存在较强的噪声，振幅法也能取得很好的水平分量方位校正处理效果。
实际资料处理
图4为来自于海上三维多分量地震野外勘探一条炮线记录中的一个共接收点道集两个水平分量野外原始记录。从原始记录显示上可以看到，在x分量上接收到的地震直达波能量随着炮检距的增加而逐渐的减弱，而在y分量上接收到的地震直达波的情况则正好相反。如同上述对理论模拟记录进行方位校正处理那样，在采用振幅法进行方位校正处理时，无需关心多分量地震数据是用何种海底电缆采集系统记录的，均假定水平分量检波器的方位是任意的。图5即为水平方位校正后得到的R分量和T分量共接收点道集记录。对比图4和图5可以看到，校正后径向R分量上的直达波能量变得很强，而且R分量记录面貌也有了很明显的变化。与此同时，切向T分量上的直达波能量则显得很弱。不过，在1.5s以下T分量上有一组相对较强的反射能量，说明存在各向异性现象[12]。最后，为对比振幅法和能量法的处理效果，对同一共接收点道集记录，分别采用振幅法和能量法进行方位校正处理，其效果对比如图6所示。从两者结果比较来看，振幅法和能量法的水平分量方位校正处理效果极其相近。
结束语
本文通过对模拟拖曳式和绕圈悬挂式两种不同多分量地震采集方式生成的理论模型记录进行振幅法校正试算，对海上三维多分量野外采集数据进行振幅法方位校正处理，以及对同一实际多分量共接收点道集数据振幅法和能量法处理效果的多种比较来看，本文新提出的水平分量方位校正新方法——振幅法，易用有效，且能适应海上任何形式的二维和三维采集作业方式所获得的多分量地震野外数据处理，从而为海上多分量地震勘探水平分量方位校正处理，提供了新的更加实用可行的技术手段。
