杜启振
（中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛 266555）
多分量地震波场满足矢量弹性波场传播规律，能全面记录地下介质弹性和地层岩性信息。充分利用 多分量地震记录，可有效地减少常规纵波勘探的多解性，改善某些纵波资料成像不好地区的构造成像； 通常情况下，对多分量地震波场的偏移都是采用先波场分离，然后用标量偏移方法对纵波和转换波分别 偏移。这种处理方式虽然简单易于实现，但在波场外推过程中不能很好地保持地震波的弹性矢量性质。逆时偏移是地震偏移方法的重要发展。逆时偏移基于全波方程，全波方程允许波在全方位传播，因而不 存在倾角限制，并且是对所有波现象的真实模拟，这是常规单程波偏移方法难以做到的。因此，随着多 分量地震勘探的发展，研究多分量联合逆时偏移方法是非常必要的。
1 地球等效介质模型建立
为了检测偏移和速度估算技术处理的能力，必须采用精度较高的正演模拟方法来构建数据集进行测 试，同时偏移成像过程中涉及成像时间计算的正演过程，因此正演模拟是多分量联合成像研究的重要环 节。而正演模拟必须针对一定的地球介质模型，理想的地球介质模型应该能够尽可能体现出岩石的各向 异性、黏弹性和孔隙流体等特征，为此建立了裂缝-孔隙介质模型：
将裂缝介质假设为在含有孔隙的双相各向同性介质背景岩石上由于构造运动形成的近乎垂直的平行 裂缝，即为裂缝-孔隙介质模型（又称双孔隙介质模型）。研究过程中采取将Biot双相介质理论与 Schoenberg线性滑动理论相结合的研究思路，建立了裂缝-孔隙介质模型的本构关系式。
2 多分量联合偏移速度分析
地震偏移成像成功与否的关键因素除了偏移成像方法以外，速度模型的准确与否也很重要。因此地 震偏移成像技术的发展，首先应该是在偏移速度分析和偏移速度模型的建立上有较大的突破。
以矢量波场延拓公式为基础，引入表征反射纵波及转换横波在成像点处射线方向的单位矢量，导出 了矢量波场弹性Kirchhoff偏移方程。基于该方程，对反射数据进行Fresnel带偏移，可以有效降低多波 以非原波型速度传播造成的成像假像和有限孔径接收造成的偏移假像。
对炮域叠前数据进行弹性Kirchhoff偏移，提取多波局部共偏移距域共成像点道集；应用Fourier域 径向道变换将多波局部共偏移距域共成像点道集变换为以P波入射角为参数的纵波角度域共成像点道 集和PS转换横波角度域共成像点道集。
分别推导了纵波和PS转换横波角度域共成像点道集速度更新方程；在此基础上，联合应用多分量 地震波场数据进行了地震多波联合偏移速度分析。在偏移速度分析过程中，通过多波成像深度一致性原 则的应用，联合利用多波角度域共成像点道集的构造信息（成像深度），实现了多波联合对纵波、横波 偏移速度约束。通过联合多波角度域共成像点道集使得纵波偏移速度场与横波偏移速度场相互约束，达 到更加准确求取偏移速度场的目的。
采用本方法对Marmousi2模型进行了多波联合偏移速度分析方法的测试，测试结果表明了方法的可
3 多分量联合逆时偏移
偏移是确定构造形态必不可少的环节，叠前深度偏移是对复杂构造成像的有效方式，叠前逆时深度 偏移更是其中较为准确的方法。当前，多分量地震勘探技术逐渐成为研究热点。多分量地震资料包括一 个垂直分量和两个水平分量地震数据，其波场满足弹性波传播规律，因此，可以更加全面的反映地下介 质弹性和地层岩性信息，充分利用多分量地震记录可有效减少常规纵波勘探的多解性。
叠前逆时偏移方法中，成像时间的计算是偏移结果准确的前提。对弹性波一阶速度-应力方程进行 高阶交错网格离散化，可得到高精度正演外推算子。根据这一算子重建激发波场，同时依据各时刻波场 振幅值提取各节点的成像时间。根据波动理论重建的地震波场能最大限度逼近实际，取得的成像时间将 更加准确。
逆时波场的重建是体现逆时偏移高精度特点的关键。根据高阶交错网格思想，建立了弹性波一阶速 度-应力方程的逆时外推算子。利用这一算子，并联合利用多分量地震记录，可以重建多分量接收 波场。
成像条件能否提取正确成像值将直接影响最终成像的质量和精度。常规的成像条件会在模型分界面 以上产生强振幅低频假像，影响界面上方的成像精度。由于逆时偏移采用双程波动方程，因此在震源波 场和检波波场进行重构中，遇到速度分界面就会发生反射。在成像中，正向传播的震源波场与背向反射 的检波波场进行互相关，或者背向反射的震源波场与正向传播的检波波场进行互相关，都会产生不期望 的低波数假象。这些低波数假象表现为震源波场与检波波场的波矢量的夹角为超大角度时会产生没有物 理意义的成像结果，尤其是夹角为180°（入射角为90°）的情况。互相关成像时进行低通角度域滤波即 可压制低波数假象。低通角度域滤波可以在每个时间片成像中利用Poynting矢量构造角大角度衰减因 子，也可在成像后应用Laplace滤波以cos2θ进行衰减。采用该方法可以在保证双程波成像优势的基础 上消除低频干扰，进一步提高成像精度。
基于本方法对单点绕射模型、楔形体模型、凹陷模型分别进行叠前逆时深度偏移处理。从结果中可 以看出，水平分量和垂直分量在深度上对应一致，与模型对比，地层界面位置准确，绕射点收敛很好，分辨率高，断层明显，关系清楚，模型处理取得了良好的效果。
为了进一步测试方法对复杂模型的适应能力，基于上述方法对Marmousi2模型进行了叠前逆时深度 偏移处理。对比PP波、PS转换波和SS波的成像结果，结果相互印证，说明成像结果是准确的。多分 量联合偏移成像结果说明多分量联合逆时偏移能够适用于复杂的构造成像。
4 结束语
（1）建立了更接近地球介质实际的等效介质模型，并据此完善了地震波传播理论。
（2）基于多波多分量联合偏移速度分析和多分量联合逆时偏移方法初步形成了多波多分量联合成 像方法。
（3）多分量联合偏移成像处理任重道远，需要更多的同行深入研究。
5 致谢
新世纪优秀人才支持计划（资助号：NCET-07-0845）、山东省自然科学杰出青年科学基金（JQ201011）、山东省自然科学基金重点项目（批准号：ZR2009EZ002）和国家自然科学基金（批准号： 41074087）联合资助。
参考文献
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