本發(fā)明涉及地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種裂隙中傳播橫波的分離方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)橫波在裂隙型各向異性介質(zhì)中傳播時(shí)，入射橫波的偏振方向發(fā)生改變，分裂為兩個(gè)偏振方向互相垂直的獨(dú)立橫波。這兩個(gè)橫波以不同的振幅和速度傳播，其中平行于裂隙走向的橫波速度較快，稱為快波，由S₁表示；垂直于裂隙走向的橫波速度較慢，稱為慢波，由S₂表示。如圖2所示，由快波S₁和慢波S₂方向確定的裂隙方位坐標(biāo)系，稱為自然坐標(biāo)系，由單點(diǎn)縱波震源和三分量(X，Y，Z)檢波器組成的坐標(biāo)系為采集坐標(biāo)系。通常采集坐標(biāo)系與自然坐標(biāo)系之間存在一個(gè)未知角度，即裂隙走向方位角。由于快波的偏振方位角與裂隙走向方位角相同，因此只要得到快波的偏振方位角，分離快慢波，就能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裂隙走向。因此準(zhǔn)確分離快慢波，是現(xiàn)有裂隙走向方位判斷的關(guān)鍵，而現(xiàn)有技術(shù)中尚未有準(zhǔn)確度較高的快慢波分離方法可以投入到實(shí)際應(yīng)用中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中裂隙傳播橫波的快慢波分離方法準(zhǔn)確度低。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種裂隙中傳播橫波的分離方法，包括如下步驟：

旋轉(zhuǎn)采集坐標(biāo)系，其旋轉(zhuǎn)角度為逆時(shí)針方向角度α；

以旋轉(zhuǎn)后的采集坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，采集橫波的徑向分量R(t)和橫向分量T(t)，其中t為橫波在裂隙中的傳播時(shí)間；

獲取采集到的所述徑向分量R(t)和橫向分量T(t)的能量比值G；

判斷旋轉(zhuǎn)角度α是否滿足tg(90°-α)＝G；

若不滿足則對(duì)旋轉(zhuǎn)角度α進(jìn)行調(diào)整后返回旋轉(zhuǎn)采集坐標(biāo)系的步驟；

若滿足則獲取快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式：

S₁(t)＝R(t)cosβ-T(t)sinβ；S₂(t)＝R(t)sinβ+T(t)cosβ；

其中，β＝90°-α，S₁(t)和S₂(t)分別表示快波分量和慢波分量在傳播時(shí)間為t時(shí)對(duì)應(yīng)傳播距離；

根據(jù)快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式判斷快波分量S₁(t)是否比慢波分量S₂(t)先到達(dá)特定位置；

若是則判定β為快波的偏振方位角，否則對(duì)旋轉(zhuǎn)角度α進(jìn)行調(diào)整后返回旋轉(zhuǎn)采集坐標(biāo)系的步驟。

優(yōu)選地，上述的裂隙中傳播橫波的分離方法還包括如下步驟：

根據(jù)快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式得到快波分量和慢波分量傳播時(shí)間差。

優(yōu)選地，上述的裂隙中傳播橫波的分離方法還包括如下步驟：

根據(jù)快波的偏振方位角β對(duì)所述快波分量S₁(t)和所述慢波分量S₂(t)的表達(dá)式的振幅進(jìn)行校正處理。

優(yōu)選地，上述的裂隙中傳播橫波的分離方法，快波的偏振方位角對(duì)所述快波分量S₁(t)和所述慢波分量S₂(t)的表達(dá)式的振幅進(jìn)行校正處理的步驟中，根 據(jù)數(shù)值模擬方法進(jìn)行校正處理，得到：

校正后的快波分量表達(dá)式：S₀₁(t)＝S₁(t)/cosβ；

校正后的慢波分量表達(dá)式：S₀₂(t)＝S₂(t)/sinβ。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種裂隙中傳播的橫波分離系統(tǒng)，包括：

旋轉(zhuǎn)單元，旋轉(zhuǎn)采集坐標(biāo)系，其旋轉(zhuǎn)角度為逆時(shí)針方向角度α；

采集單元，以旋轉(zhuǎn)后的采集坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，采集橫波的徑向分量R(t)和橫向分量T(t)，其中t為橫波在裂隙中的傳播時(shí)間；

數(shù)據(jù)獲取單元，獲取采集到的所述徑向分量R(t)和橫向分量T(t)的能量比值G；

第一判斷單元，判斷旋轉(zhuǎn)角度α是否滿足tg(90°-α)＝G；

處理單元，在所述判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，獲取快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式：S₁(t)＝R(t)cosβ-T(t)sinβ；S₂(t)＝R(t)sinβ+T(t)cosβ；其中，β＝90°-α，S₁(t)和S₂(t)分別表示快波分量和慢波分量在傳播時(shí)間為t時(shí)對(duì)應(yīng)傳播距離；

第二判斷單元，根據(jù)快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式判斷快波分量S₁(t)是否比慢波分量S₂(t)先到達(dá)特定位置；

所述旋轉(zhuǎn)單元，在所述判斷單元的判斷結(jié)果為否時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)角度α進(jìn)行調(diào)整后，旋轉(zhuǎn)所述采集坐標(biāo)系；

所述旋轉(zhuǎn)單元，在所述第一判斷單元的判斷結(jié)果或第二判斷單元的判斷結(jié)果為否時(shí)，對(duì)旋轉(zhuǎn)角度α進(jìn)行調(diào)整后旋轉(zhuǎn)采集坐標(biāo)系；

所述處理單元，在所述第二判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，判定β為快波 的偏振方位角，S₁(t)＝R(t)cosβ-T(t)sinβ為分離后的快波表達(dá)式，S₂(t)＝R(t)sinβ+T(t)cosβ為分離后的慢波表達(dá)式。

優(yōu)選地，上述的裂隙中傳播的橫波分離系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)獲取單元還用于根據(jù)快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式得到快波分量和慢波分量傳播時(shí)間差。

優(yōu)選地，上述的裂隙中傳播的橫波分離系統(tǒng)，還包括：

校正單元，根據(jù)快波的偏振方位角β對(duì)所述快波分量S₁(t)和所述慢波分量S₂(t)的表達(dá)式的振幅進(jìn)行校正處理。

優(yōu)選地，上述的裂隙中傳播的橫波分離系統(tǒng)，所述校正單元，根據(jù)數(shù)值模擬方法進(jìn)行校正處理，得到校正后的快波分量表達(dá)式：S₀₁(t)＝S₁(t)/cosβ；校正后的慢波分量表達(dá)式：S₀₂(t)＝S₂(t)/sinβ。

本發(fā)明提供的上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明所述的裂隙中傳播橫波的分離方法及系統(tǒng)，將采集坐標(biāo)系按照設(shè)定角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，若采集坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度即為快波的偏振方位角(即裂隙走向方位角)，采集坐標(biāo)系便會(huì)與自然坐標(biāo)系重合。根據(jù)已有知識(shí)，可以推得，若采集坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角度為β，那么旋轉(zhuǎn)后的徑向分量R(t)即為慢波分量，橫向分量T(t)即為快波分量。此時(shí)，快、慢波分量的能量比值即為測(cè)量得到的徑向分量R(t)和橫向分量T(t)的能量比值，而此比值應(yīng)該與裂隙走向方位角余角的正切值相等。本方案以上述關(guān)系為理論基礎(chǔ)，分析旋轉(zhuǎn)采集坐標(biāo)系后得到的徑向分量R(t)和橫向分量T(t)的能量比值是否與旋轉(zhuǎn)角度余角的正切值相等，當(dāng)二者相等時(shí)，則旋轉(zhuǎn)角度即可認(rèn)定為快波的偏振方位角(即裂隙走向方位角)。本發(fā)明的上述方案，分析運(yùn)算過程簡(jiǎn)單，且與已有理論相契合具有很高的準(zhǔn)確性。

(2)本發(fā)明所述的裂隙中傳播橫波的分離方法及系統(tǒng)，考慮到不同角度可 能具有相同的正切值，因此在判斷旋轉(zhuǎn)角度余角的正切值與徑向分量和橫向分量的能量比值相等時(shí)，進(jìn)一步根據(jù)得到的結(jié)果對(duì)快波和慢波的傳播關(guān)系進(jìn)行判斷。由于快波的傳播速度比慢波的傳播速度快，因此可以根據(jù)快波函數(shù)表達(dá)式和慢波函數(shù)表達(dá)式分得到時(shí)間、位置關(guān)系，確實(shí)快波先于慢波到達(dá)特定位置時(shí)，則可以認(rèn)為所得到的結(jié)果是準(zhǔn)確的，否則結(jié)果為不準(zhǔn)確的，通過本步驟能夠進(jìn)一步保證分離結(jié)果的準(zhǔn)確性。

(3)本發(fā)明所述的裂隙中傳播橫波的分離方法及系統(tǒng)，還包括對(duì)快波分量和慢波分量的振幅進(jìn)行校正處理的步驟，通過數(shù)值模擬方法對(duì)快波和慢波振幅進(jìn)行校正，可以得到更為準(zhǔn)確的沿裂隙方向入射和偏振的快波分量和垂直于裂隙方向入射和偏振的慢波分量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述裂隙中傳播橫波的分離方法的流程圖；

圖2為采集坐標(biāo)系與快慢波之間角度關(guān)系示意圖；

圖3為裂隙判別式曲線；

圖4A、4B為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述裂隙走向方位角的結(jié)果判別曲線；

圖5A-5D為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述橫波曲線由X、Y分量依次變換為R、T分量、S₁、S₂分量、S₀₁、S₀₂分量的曲線圖；

圖6發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述裂隙中傳播橫波的分離方法的原理框圖；

圖7為本發(fā)明一個(gè)是實(shí)施例所述煤層地質(zhì)模型示意圖；

圖8A為圖7所示模型的波場(chǎng)徑向分量記錄；

圖8B為圖7所示模型的波場(chǎng)橫向分量記錄；

圖8C為圖7所示模型的波場(chǎng)Z向分量記錄；

圖9A、9B為CCP道集方位角疊加示意圖。

其中的附圖標(biāo)記為：

1-旋轉(zhuǎn)單元，2-采集單元，3-數(shù)據(jù)獲取單元，4-第一判斷單元，5-處理單元，6-第二判斷單元，7-校正單元。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種裂隙中傳播橫波的分離方法，如圖1所示，包括如下步驟：

S₁：旋轉(zhuǎn)采集坐標(biāo)系，其旋轉(zhuǎn)角度為α，所述旋轉(zhuǎn)角度以逆時(shí)針方向?yàn)榛鶞?zhǔn)。本步驟中，對(duì)于采集坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)方向沒有特定要求，只是最終得到的旋轉(zhuǎn)角度是以逆時(shí)針方向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)得到的，例如可以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)240°，最終得到旋轉(zhuǎn)角度為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°，則旋轉(zhuǎn)角度為120°。作為另一種計(jì)量方式，可以認(rèn)為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度為負(fù)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度為正，例如順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了30°，可以認(rèn)為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了-30°。

S2：以旋轉(zhuǎn)后的采集坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，采集橫波的徑向分量R(t)和橫向分量T(t)，其中t為橫波在裂隙中的傳播時(shí)間。本步驟中可利用現(xiàn)有技術(shù)中的檢波器，根據(jù)檢波器可檢測(cè)得到X(t)分量和Y(t)分量，根據(jù)檢波器的X(t)分量和Y(t)分量，能夠進(jìn)一步得到徑向分量R(t)和橫向分量T(t)：R(t)＝X(t)cosα-Y(t)sinα；T(t)＝X(t)sinα+Y(t)cosα。

S3：獲取采集到的所述徑向分量R(t)和橫向分量T(t)的能量比值G。

S4：判斷旋轉(zhuǎn)角度α是否滿足tg(90°-α)＝G；若不滿足則進(jìn)入步驟S8；若滿足則進(jìn)入步驟S5。

S5：獲取快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式：S₁(t)＝R(t)cosβ-T(t)sinβ； S₂(t)＝R(t)sinβ+T(t)cosβ；其中，β＝90°-α，S₁(t)和S₂(t)分別表示快波分量和慢波分量在傳播時(shí)間為t時(shí)對(duì)應(yīng)傳播距離。

S6：根據(jù)快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式判斷快波分量S₁(t)是否比慢波分量S₂(t)先到達(dá)特定位置；若是則進(jìn)入步驟S7，否則進(jìn)入步驟S8。

S7：判定β為快波的偏振方位角，S₁(t)＝R(t)cosβ-T(t)sinβ為分離后的快波表達(dá)式，S₂(t)＝R(t)sinβ+T(t)cosβ為分離后的慢波表達(dá)式。

S8：對(duì)旋轉(zhuǎn)角度α進(jìn)行調(diào)整后返回步驟S1。

下面結(jié)合附圖對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)推導(dǎo)。為了定量描述橫波分裂后的快慢波與分裂前橫波之間的關(guān)系，以圖2中的采集坐標(biāo)系為基準(zhǔn)進(jìn)行說明。其中裂隙走向與測(cè)線方向的夾角為β，本實(shí)施例中忽略透射能量損失，當(dāng)橫波垂直上行時(shí)，假設(shè)它的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與測(cè)線方向平行，在時(shí)刻t的位移為S，進(jìn)入直立裂隙地層后，分裂出的快波S₁和慢波S₂可以由公式(1)表示：

顯然，實(shí)際記錄的X分量和Y分量為：

從圖1不難發(fā)現(xiàn)，若將XOY坐標(biāo)系逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度90°-β，旋轉(zhuǎn)后的分量R為慢波，分量T為快波，旋轉(zhuǎn)后分量X_R和分量Y_R的表達(dá)式為：

可驗(yàn)證得到：

假設(shè)旋轉(zhuǎn)角為90°-α，旋轉(zhuǎn)后分量R和分量T的表達(dá)式為：

結(jié)合式(1)-(5)，將與分量R和分量T有關(guān)的表達(dá)式進(jìn)行整理后得到：

由此可以得到：

當(dāng)α＝β時(shí)，若只考慮快、慢波的能量，計(jì)算分量R和分量T的能量比值G，則有：

式(8)說明，當(dāng)把采集坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到自然坐標(biāo)系時(shí)，旋轉(zhuǎn)后地震波的能量比與旋轉(zhuǎn)角度的余角的正切值相等，因此，可以根據(jù)式(8)求取地下裂隙的發(fā)育主方位，即裂隙走向的方位角。

本實(shí)施例的上述方案，將采集坐標(biāo)系按照設(shè)定角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，若采集坐 標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度即為快波的偏振方位角(即裂隙走向方位角)，采集坐標(biāo)系便會(huì)與自然坐標(biāo)系重合。根據(jù)已有知識(shí)，可以推得，若采集坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角度為β，那么旋轉(zhuǎn)后的徑向分量R(t)即為慢波分量，橫向分量T(t)即為快波分量。此時(shí)，快、慢波分量的能量比值即為測(cè)量得到的徑向分量R(t)和橫向分量T(t)的能量比值，而此比值應(yīng)該與裂隙走向方位角的正切值相等。本方案以上述關(guān)系為理論基礎(chǔ)，分析旋轉(zhuǎn)采集坐標(biāo)系后得到的徑向分量R(t)和橫向分量T(t)的能量比值是否與旋轉(zhuǎn)角度的余角的正切值相等，當(dāng)二者相等時(shí)，則旋轉(zhuǎn)角度即可認(rèn)定為快波的偏振方位角(即裂隙走向方位角)。本實(shí)施例的上述方案，分析運(yùn)算過程簡(jiǎn)單，且與已有理論相契合具有很高的準(zhǔn)確性。

在實(shí)際求取過程中，用一系列β值對(duì)分量R和分量T進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并對(duì)應(yīng)各β值計(jì)算相應(yīng)的能量比值G和正切值，形成G(β)和tgβ兩條曲線，稱之為判別式曲線，如圖3所示。兩條曲線交點(diǎn)處的β值即為地層裂隙走向的方位角，也即快波的偏振方位角。

從圖中也可以看出，利用上述方法進(jìn)行裂隙方位檢測(cè)時(shí)，整個(gè)0～180°區(qū)間內(nèi)有兩個(gè)解30°和120°，為了對(duì)解的正確性進(jìn)行判別，進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。圖4A所示為裂隙走向方位角為30°時(shí)快慢波傳播曲線，通過對(duì)比分析得知，快波S₁比慢波S₂先到達(dá)特定位置。圖4B所示為裂隙走向方位角為120°時(shí)快慢波傳播曲線，通過對(duì)比分析得知，快波S₁比慢波S₂后到達(dá)特定位置。顯然旋轉(zhuǎn)30°的結(jié)果是正確的，120°的結(jié)果是不正確的。

進(jìn)一步優(yōu)選地，本實(shí)施例的上述方法還包括如下步驟：

S9：根據(jù)快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式得到快波分量和慢波分量傳播時(shí)間差。

如圖4A所示，一旦確定了快波和慢波的傳播曲線，很容易得到快波和慢波的傳播時(shí)間差，圖4所示二者的傳播時(shí)間差為6s。

進(jìn)一步優(yōu)選地，本實(shí)施例的上述方法還包括如下步驟：

S10：根據(jù)快波的偏振方位角β對(duì)所述快波分量S₁(t)和所述慢波分量S₂(t)的表達(dá)式的振幅進(jìn)行校正處理。根據(jù)數(shù)值模擬方法進(jìn)行校正處理，得到：校正后的快波分量表達(dá)式：S₀₁(t)＝S₁(t)/cosβ；校正后的慢波分量表達(dá)式：S₀₂(t)＝S₂(t)/sinβ。

利用二維兩分量旋轉(zhuǎn)法得到的快波分量和慢波分量的振幅與炮檢方位有關(guān)，而最終想要得到的沿裂隙方位入射與偏振的快波和垂直裂隙入射與偏振的慢波的振幅只取決于震源強(qiáng)度而與炮檢方位無關(guān)。采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)按照上式對(duì)S₁(t)和S₂(t)分量進(jìn)行振幅恢復(fù)校正，可求出沿裂隙方向入射和偏振的快波S₀₁(t)及垂直裂隙方向入射和偏振的慢波S₀₂(t)。本實(shí)施例以上所述橫波的分量的變換過程可以根據(jù)圖5A至圖5D所示曲線較直觀的得到。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種裂隙中傳播的橫波分離系統(tǒng)，如圖6所示，包括：

旋轉(zhuǎn)單元1，旋轉(zhuǎn)采集坐標(biāo)系，其旋轉(zhuǎn)角度為逆時(shí)針方向角度α；

采集單元2，以旋轉(zhuǎn)后的采集坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，采集橫波的徑向分量R(t)和橫向分量T(t)，其中t為橫波在裂隙中的傳播時(shí)間；

數(shù)據(jù)獲取單元3，獲取采集到的所述徑向分量R(t)和橫向分量T(t)的能量比值G；

第一判斷單元4，判斷旋轉(zhuǎn)角度α是否滿足tg(90°-α)＝R；

處理單元5，在所述判斷單元4的判斷結(jié)果為是時(shí)，獲取快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式：S₁(t)＝R(t)cosβ-T(t)sinβ；S₂(t)＝R(t)sinβ+T(t)cosβ；其中，β＝90°-α，S₁(t)和S₂(t)分別表示快波分量和慢波分量在傳播時(shí)間為t時(shí)對(duì)應(yīng)傳播距離。

第二判斷單元6，根據(jù)快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式判斷快波分量S₁(t)是否比慢波分量S₂(t)先到達(dá)特定位置；

所述旋轉(zhuǎn)單元1，在所述第一判斷單元4的判斷結(jié)果或第二判斷單元6的判斷結(jié)果為否時(shí)，對(duì)旋轉(zhuǎn)角度α進(jìn)行調(diào)整后旋轉(zhuǎn)采集坐標(biāo)系；

所述處理單元5，在所述第二判斷單元6的判斷結(jié)果為是時(shí)，判定β為快波的偏振方位角，S₁(t)＝R(t)cosβ-T(t)sinβ為分離后的快波表達(dá)式，S₂(t)＝R(t)sinβ+T(t)cosβ為分離后的慢波表達(dá)式。本實(shí)施例的上述方案考慮到不同角度可能具有相同的正切值，因此在判斷旋轉(zhuǎn)角度余角的正切值與徑向分量和橫向分量的能量比值相等時(shí)，進(jìn)一步根據(jù)得到的結(jié)果對(duì)快波和慢波的傳播關(guān)系進(jìn)行判斷。由于快波的傳播速度比慢波的傳播速度快，因此可以根據(jù)快波表達(dá)式和慢波表達(dá)式得到二者傳播時(shí)間、傳播距離的關(guān)系，確實(shí)快波先于慢波到達(dá)特定位置時(shí)，則可以認(rèn)為所得到的結(jié)果是準(zhǔn)確的，否則結(jié)果為不準(zhǔn)確的，通過本步驟能夠進(jìn)一步保證分離結(jié)果的準(zhǔn)確性。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)獲取單元3還用于根據(jù)快波分量S₁(t)和慢波分量S₂(t)的表達(dá)式得到快波分量和慢波分量傳播時(shí)間差。一旦確定了快波和慢波的傳播曲線，很容易得到快波和慢波的傳播時(shí)間差。

如圖1所示，作為更優(yōu)選的方案，上述系統(tǒng)還包括：校正單元7，根據(jù)快波的偏振方位角β對(duì)所述快波分量S₁(t)和所述慢波分量S₂(t)的表達(dá)式的振幅進(jìn)行校正處理。根據(jù)數(shù)值模擬方法進(jìn)行校正處理，得到校正后的快波分量表達(dá)式：S₀₁(t)＝S₁(t)/cosβ；校正后的慢波分量表達(dá)式：S₀₂(t)＝S₂(t)/sinβ。

本實(shí)施例的上述方案，將采集坐標(biāo)系按照設(shè)定角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，若采集坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度即為快波的偏振方位角(即裂隙走向方位角)，采集坐標(biāo)系便會(huì)與自然坐標(biāo)系重合。根據(jù)已有知識(shí)，可以推得，若采集坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角度為β，那么旋轉(zhuǎn)后的徑向分量R(t)即為慢波分量，橫向分量T(t)即為快波分量。此時(shí)，快、慢波分量的能量比值即為測(cè)量得到的徑向分量R(t)和橫向分量T(t)的能量比值，而此比值應(yīng)該與裂隙走向方位角余角的正切值相等。本方案以上述關(guān)系 為理論基礎(chǔ)，分析旋轉(zhuǎn)采集坐標(biāo)系后得到的徑向分量R(t)和橫向分量T(t)的能量比值是否與旋轉(zhuǎn)角度余角的正切值相等，當(dāng)二者相等時(shí)，則旋轉(zhuǎn)角度即可認(rèn)定為快波的偏振方位角(即裂隙走向方位角)。本實(shí)施例的上述方案，分析運(yùn)算過程簡(jiǎn)單，且與已有理論相契合具有很高的準(zhǔn)確性。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供一種煤層裂隙方位的識(shí)別標(biāo)識(shí)，為了建立煤層轉(zhuǎn)換波波場(chǎng)和煤層裂隙之間的變化關(guān)系，對(duì)煤層裂隙模型進(jìn)行正演模擬。煤層地質(zhì)模型如圖7所示，所有地層均為水平層狀，煤層裂隙為互相平行的垂直裂隙，走向與Y軸平行，各層對(duì)應(yīng)的參數(shù)如表1。

表1煤層地質(zhì)模型物性參數(shù)

在O點(diǎn)激發(fā)，以O(shè)點(diǎn)為圓心、半徑為r(模型中的r＝1400m)的圓測(cè)線上接收，裂隙方位角θ以X軸(即正北方向)起算，采用反射率法計(jì)算模型的波場(chǎng)，子波選為60Hz的雷克子波，得到如圖8A-8C所示的波場(chǎng)記錄。

從波場(chǎng)記錄來看，如圖8A和8B所示，轉(zhuǎn)換橫波穿過煤層時(shí)，依其入射方位與裂隙走向的相對(duì)關(guān)系而發(fā)生不同的分裂情況：當(dāng)入射方位垂直裂隙走向時(shí)(即方位角為0°)，徑向分量R上橫波旅行時(shí)最長(zhǎng)，橫向分量T上振幅為零，只產(chǎn)生慢波；當(dāng)入射方位平行裂隙走向時(shí)(即方位角為90°)，徑向分量R上橫波旅行時(shí)最短，橫向分量T上振幅為零，只產(chǎn)生快波；在其它方位上則可觀測(cè)到快橫波和慢橫波兩種波，在較小入射角情況下，兩種波的到時(shí)差隨其穿過 煤層路徑的加長(zhǎng)而變大，當(dāng)入射方位與裂隙走向呈45°(或225°)角時(shí)，橫向分量T振幅達(dá)到最大，入射方位每隔90°，橫向分量T的相位發(fā)生180°倒轉(zhuǎn)。

如圖8C所示，縱波穿過煤層時(shí)，也出現(xiàn)速度的方位變化：當(dāng)入射方位與裂隙走向平行時(shí)，速度快，振幅強(qiáng)，垂直時(shí)速度慢，振幅弱。這種方位各向異性特征僅在較遠(yuǎn)的炮檢距上才能明顯觀察到。

根據(jù)煤層轉(zhuǎn)換波波場(chǎng)特征，可以得出煤層裂隙方位的識(shí)別標(biāo)志，即同時(shí)滿足徑向分量R橫波旅行時(shí)最短、橫向分量T振幅為零的角度就是煤層快波偏振方位角。

在三維三分量地震數(shù)據(jù)采集中，共轉(zhuǎn)換點(diǎn)道集內(nèi)的各道有不同的炮檢方位角，因而與裂隙走向有不同的夾角，結(jié)果造成各道對(duì)應(yīng)的徑向分量和橫向分量的振幅和相位均產(chǎn)生相應(yīng)的變化。對(duì)于某一個(gè)共轉(zhuǎn)換點(diǎn)道集(即CCP道集)，可以形成不同方位角的徑向分量和橫向分量疊加結(jié)果，如圖9所示，徑向分量和橫向分量各有36道，各道均為某一特定方位角范圍內(nèi)各道的疊加結(jié)果，第1道代表所有炮檢方位角為0～10°范圍內(nèi)各道的疊加，第2道代表所有炮檢方位角為11～20°范圍內(nèi)各道的疊加，以此類推。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入 式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。