目录介绍：

• 1、　海上多波地震勘探技术
• 2、几种速度之间的相互关系
• 3、多波、多分量资料的处理、解释

　海上多波地震勘探技术

多波地震勘探是指不仅利用纵波，还利用横波、转换波进行勘探，以提供更多的〓质、油气藏信息，解决原来单一纵波勘探不能解决的问题。

多波勘探简称“四分量”地震。四分量地震就是在一个检波器组中用一个压敏检〓和X、Y、Z三个相互垂直的速度检波器，记录地震反射纵波（Z、H分量检波器接收）和〓（X、Y分量检波器接收）。通过对记录数据进行处理，分离不同的波场，形成不同波场的数据，为勘探人员提供各种纵、横波地震剖面。

早在20世纪30年代，前苏联、美国等国家在陆地已展开了多波地震研究和试验。但是，由于地表地质条件和其他条件的限制没有得到广泛应用。进入90年代，随着对多波地震技术基本理论研究的进展，多波采集技术，特别是海底电缆数据采集方法的成功，使得这一开发多年而进展缓慢的技术在海上得到了快速发展。

在中国海油勘探中，遇到了许多纵波地震无法解决的难题：

a．纵波剖面上存在的大量“气烟囱”及其他类型的反射模糊区，使得构造无法落实；

b．纵波岩性亮点的存在使得钻井屡屡落空；

c．中深层是否存在气层及如何检测等。

为解决上述难题，中国海油在“九五”期间承担了《国家863计划》中研究、发展多波地震勘探技术的项目。1998年，中国海油在莺歌海进行了首例二维多波地震勘探，开展了多波地震采集、处理、解释方法的研究及应用工作。2000年，在中国海域又进行了两次较大规模的海上多分量地震勘探作业。ARCO公司在莺歌海采集了逾100km的二维多波地震资料。Phil-lips公司在渤海蓬莱19-3油田进行了首例三维多波地震勘探43km2及二维多波地震采集约270km，以解决构造及储层研究等难题。

一、海上多波地震资料采集

多波地震采集是海上多波地震勘探的关键，实施起来比较困难，这也是多波地震发展缓慢的主要原因。

（一）多波采集设备及观测系统

由于海水中不产生和传播横波，海上多波勘探首先要把四分量检波器放到海底，才能接收到转换横波。因此要使用海底电缆，这样与陆地多波勘探相比，海上多波数据采集具有较大施工难度。为保证3个速度型检波器互相垂直，把它们连同水中的检波器一起固定在一个支体上，并保证这个支体落到海底时使其底面落地，支体的底座要足够重，同时使支体与海底有较好的耦合匹配，垂直速度检波器装有陀螺装置，当海底不是很平时仍能保证它的垂直。

检波器的收放类型主要有两种，一是海底电缆法，把检波器及其支架连到海底电缆上，与电缆一起沉到海底。为了保证所有地震道中的两个互相垂直、水平检波器的方向一致，电缆放完后，要适当地前拖一定距离，把电缆拖直，故电缆要有足够的强度，不致被拉断。记录船要有动力定位装置，以保证船位不动。这在深水不能抛锚时尤为重要，使船不随风流漂动而拉动海底电缆。

另一种为无线电遥测传输法。地震道之间不再需要电缆，每道接收到的信号，由发射天线直接送到仪器，但是要在四分量检波器支体上安装自动定向装置（如磁罗经），以保证检波器组之间方向一致，并知道检波器的方向。

这两种收放检波器方式，都存在当海底淤泥较厚时检波器与海底匹配不好的问题，这在内陆海域（如渤海）水浅时容易发生。松软的低速带对横波的吸收较纵波严重得多，甚至得不到横波资料，在这种情况下必须采取有效措施。

多波地震采集观测系统要适应检波器收放比较困难的条件，尽量采用少搬动排列、多放炮（因放炮容易）的方式，如扩展排列方式。

海上实际多波采集资料结果表明，采用气枪震源激发，用海底四分量检波器接收，在海底为砂质、硬海底情况下，由于检波器耦合条件较好，能得到较好的多波记录。在我国陆地多波勘探中，由于地表接收条件差，干扰严重，一般得不到较好的多波记录，这是陆地多波地震勘探一直没有取得重大进展的原因之一。

（二）莺歌海二维多波采集

1998年6月，中国海油应用GECO公司的海上多波地震采集技术，在莺歌海盆地4个构造上采集了2D-4C地震数据132km，其采集方式如图6-68上部所示。

图6-68　海上多波采集电缆布设及观测系统接收示意图

主要采集参数如下：

排列参数：采集排列如图6-68下部所示，排列长3000m，最大偏移距7000m的扩展排列观测图。在3000m观测电缆上，得到了最大偏移距7000m、最小偏移距为零的资料，既满足了横波要求排列较长，又满足了纵波要求排列较短的需要。

其他排列参数为：道间距和炮点距均为25m，电缆道数120道，每道7个检波器组合，组合距1.5m。

震源参数：气枪震源、8枪组合、组合距3m，震源容量3397cu.in，震源沉放深度7m。

记录参数：记录格式SEGD，记录长度10s，采样间隔2ms。

主要采集设备与海上常规地震纵波勘探相同，不同的是电缆接收系统。使用的是Nessie 4C海底电缆系统，每个地震道包括一个压敏检波器（水听器）和3个互相垂直的速度检波器（一个垂直分量，两个水平分量），见图6-68所示。

图6-69为实际的四分量记录。

图6-69　实际多波原始记录

二、海上多波地震资料处理

海上多波地震资料记录的是矢量波场，理论研究和实际资料都表明，垂直分量主要记录的是纵波能量，水平分量则主要是转换波能量，因此，可用标量处理方法来处理海上多波地震资料。这样，纵波和转换波处理可以分成独立的数据流进行，使多波地震资料的处理大为简化。

与常规陆地多波地震相比，海上多波地震具有以下特点：海上只能得到转换波，而得不到完全的横波；激发和接收不在同一个基准面上；接收点横波静校正影响严重；海底电缆采集时检波器方位难以控制，存在方位校正问题。

因此，要解决上述特殊问题，需结合海上多波地震勘探的特殊性，研究资料处理关键技术，如基准面校正、双检波器技术、转换波能量衰减补偿、转换波静校正、共转换点道集抽取、转换波速度分析等。我们采用国内合作开发的方式，研究出一套多波处理系统，这些技术的开发成功是处理好海上多波资料的重要保证。

图6-70是海上多波资料处理流程示意图，从图可见，海上多波处理由两部分组成：纵波处理和转换波处理。

图6-70　多波资料处理流程

（一）纵波资料处理

纵波资料处理是多波资料处理的第一步，因为纵波处理得到的参数及结果是转换波处理的重要参数和剖面对比的依据。纵波处理输入的资料是海底压力检波器接收的P波（纵波）和海底速度检波器接收的Z分量纵波。纵波处理除基准面校正和P、Z分量合并（即将P波和Z分量记录匹配相加）外，其他与常规海上拖缆纵波资料处理相同。

1．基准面校正

在海上多波地震勘探中，在海水中激发、海底电缆接收，炮点、检波点不在同一水平面上，需要进行基准面校正，即将激发点和接收点校正到同一基准面上。针对共检波点道集，使用严格保幅波动方程延拓，将震源由海水中延拓到平均海底。

2．压制水层多次波

在海上多波地震勘探中，由于海底电缆检波器置于海底，当海水较深时，一次波与后续的水层多次波相隔的时间就较长。对于压制这样的多次干扰波，若像处理常规拖缆记录那样，使用预测反褶积则难于奏效。为有效消除海底纵波记录上的水层多次波干扰，需使用海底双检波器叠加技术，即将压力检波器接收到的P波和速度检波器接收到的Z分量进行合并。理论研究和实际资料分析证实，在时间域中，对于海底双检波器记录，Z分量和P波的一次波记录极性相同，水层多次波的记录极性则彼此相反；而在频率域中，压力检波器和速度检波器的振幅谱是互补的，即一个振幅谱的波峰对应另一个振幅谱的波谷。这表明将Z分量和P波记录对应相加合并，可以加强一次波、压制或消除海水层多次干扰波。但由于两个分量的记录能量相差很大，在相加之前必须对两者做能量匹配处理，不能简单地将两者相加，才能达到消除海水层多次波的目的。从图6-71aP波和Z分量上可以明显地看到，对应极性相反的同相轴，即海水层多次波，经过匹配相加之后，在图6-71b上已无极性相反的多次波同相轴。

图6-71　P、Z分量合并压制水底多次波

a—P波和Z分量；b—已无极性相反的多次波同相轴

（二）转换波资料处理

转换波包括X分量接收的P-SV波和Y分量接收的P-SH波。转换波处理一般在纵波处理之后进行，其主要处理技术如下。

1．基准面校正

同于纵波资料处理。

2．转换波静校正

在海上地震勘探中，由于海底低速带变化较简单，对纵波记录一般无需做静校正。但对于多波地震勘探中的转换波记录而言，因其在低速带中传播速度很低，同样的低速带变化就会引起相当大的静校正量的变化，故必须进行静校正。因为转换波以纵波下行，以横波速度上行，所以对转换波只进行接收点静校正即可。从实际记录分析也可以看到，共接收点道集上的同相轴连续性明显差于共炮点道集，且接收点处的横波静校正量很大。为了对转换波进行接收点静校正，可在共接收点道集叠加剖面上进行趋势面转换波静校正。处理结果表明，需要反复多次，才能取得比较好的转换波静校正结果，如图6-72所示。

3．转换波能量补偿

转换波和纵波传播特征不同（路径不对称），能量衰减也不一样，因此，纵波处理中使用的吸收和扩散衰减补偿方法不适合于对转换波的处理，对转换波进行真振幅恢复时，必须考虑转换波传播路径不对称的特点。目前有些处理系统就是简单地采用纵波能量补偿的方法对转换波进行补偿，不仅理论上有缺陷，而且效果也不好。中国海油研制的转换波能量补偿模块取得了较好的效果。

图6-72　检波点转换波迭代静校正效果对比

设在均匀介质情况下，仅考虑波前扩散和地层吸收作用，则可写出振幅补偿因子的近似计算公式为：

中国海洋石油高新技术与实践

式中：vp和vs分别为纵波、横波速度；tp为纵波从炮点传播到反射界面的旅行时；ts为横波从反射界面传播到检波点的旅行时；αp和αs分别为纵、横波吸收系数；k为一任意常数。

图6-73为一个转换波共炮点记录经此方法补偿前后的结果，从图可以看到，经振幅补偿后，转换波深部反射振幅能量得到了有效恢复。

图6-73　转换波振幅补偿效果

（a）补偿前；（b）补偿后

4．方位旋转校正

海底电缆无法人工直接安放，在使用拖曳式海底电缆进行二维多波地震采集作业时，若海流和海底障碍物影响较大，水平检波器的方位就会偏离设计方位，从而产生方位误差。因此，在处理时需对两个检波器进行方位旋转校正，即将其中一个校正到径向方向上，而将另一个校正到切向方向上。由于直达波为线性极化波，不管地下介质是否具有各向同性还是各向异性性质，均可以利用直达波在两个水平检波器上的记录能量进行方位校正。目前，在方位旋转校正中，一般根据两个水平检波器旋转后，径向方向上的能量应达到最大，而切向方向上的能量应减至最小的原则，首先确定出两个水平检波器的接收方位，然后，再按炮点和检波点的位置关系作相应的旋转，最终得到经旋转处理的两个分量。

5．分选共转换点道集

生成共转换点道集是多波处理中的一个非常重要的环节。根据斯奈尔定律，入射P波反射SV波时，因纵、横波的速度不同，入射角与反射角不等，故对P-SV转换波而言，其反射点（转换点）不在炮检中点的正下方，共反射点不是共中心点。见图6-74所示。

从图可见，同一对激发和接收点转换波的传播是不对称的，且随着深度变化而改变。共转换点随深度的改变依赖于 VP/VS比值随深度变化，随目的层深度增加，共转换点位置远离接收点，因此，在转换波资料处理中要慎重考虑抽道集、动校正、速度分析等。为了进行转换波速度分析和叠加，需产生共转换点CCP道集。抽共转换点道集，这是技术难点之一，即便界面为水平的情形也很难做到真正的共转换点叠加。目前见到大致有3种近似方法：一是取纵横波速度比为一常数，不考虑速度纵横向变化；二是采用空变纵横波速度比，即只考虑速度的纵向变化（GE-CO）；三是采用时变、空变的纵横波速度比，对各目的层作较精确的共转换点叠加（CNOOC）。这些方法都没有考虑界面倾斜的影响。

图6-74　共转换点（CCP）位置计算示意图

中国海油开发的多分量处理系统，采用基于时空变化的横、纵波速度比VP/Vs，计算随层位及偏移距变化的共转换点位置。CCP道集抽取一般需要经过两次以上的迭代处理，第一次可应用纵波处理的精确速度，以及本地区转换波与纵波速度比的经验常数值，粗略地抽出CCP道集。第二次迭代处理时，可用粗抽的CCP道集及精确的纵波速度计算出P-SV波速度谱，更精确地分选出CCP道集，当然还可以进行多次迭代。

图6-75为共转换点道集抽取部分结果。

图6-75　共转换点道集抽取部分结果

6．转换波速度分析

速度分析也是转换波处理的重要环节。类似于纵波速度分析，其基本思路与纵波处理相同，但转换波时距曲线不再是双曲线，而是一个复杂的四阶曲线方程。无论是采用横波速度扫描还是速度比扫描，都要涉及四阶方程求解，求解方法可采用马在田院士推导的简化公式。转换波速度分析可得到两种结果：横波速度和复合速度。前者用于有关岩性及油气判别处理，后者可用于转换波常规处理，包括时间偏移处理等。

7．转换波DMO

DMO处理的目的是为了消除因地层倾斜所造成的转换波水平叠加剖面上的模糊效应，提高转换波叠加剖面的成像质量。为此，需要按转换波传播规律建立合理的DMO方程。中国海油专门开发了一种效率非常高的P-SV波DMO模块，使经DMO处理的剖面质量有明显改进。

8．动校叠加

由于转换波射线具有非对称性，时距曲线非双曲线，必须有专门的动校正模块，输入转换波资料和纵、横波两种速度参数，计算出动校正量并进行动校正和叠加。

9．波场分离

转换波记录上纵、横波混杂，难以解释，故需进行纵、横波分离，波场分离方法有τ－P变换法、极化方向法等。

10．多波地震属性参数比计算方法

纵波、转换波属性参数比包括振幅比、速度比及泊松比，这些属性参数在储层解释和烃类检测中起着非常重要的作用。

a．纵波、转换波振幅比App/Apsv计算方法及步骤：①纵横波目的层层位确定；②纵横波目的层同相轴追踪；③分别提取纵横波沿层振幅App、Apsv；④计算二者的比值App/Apsv。

b．纵、横波速度比Vp/Vs计算步骤如下：①纵横波目的层层位对比；②目的层顶底同相轴追踪；③计算tpsv、tp及Vpi/Vsi。

c．泊松比σ。泊松比是速度比的函数，计算出了Vp/Vs后，根据公式：

中国海洋石油高新技术与实践

便可计算出泊松比σ。

三、海上多波地震资料解释及其应用

（一）多波地震地质层位对比方法

纵波、横波地震资料综合解释的前提是在P波、S波剖面上，正确地对比出同一地质层位的P波和S波反射，如果层位对比错了，后续的工作就将失败。

在进行多波地震地质层位对比时，须遵循一定的原则。概括起来有以下几点：①地质构造特征和岩性特征不变的原则，也就是说，地下地质构造特征和岩性特征无论在P波剖面，还是S波剖面上的表现是一样的；②地层层厚与埋藏深度相一致原则，对于同一地层，根据P波信息与根据S波信息反演出的地层厚度和埋藏深度是一样的；③地层层序一致性原则，P波剖面和S波剖面所反映出的地层层序是相同的；④地震相相似原则；⑤地层微细结构特征的可比性原则。

根据以上对比原则，并结合实际情况和已有基础资料，可应用下述三种方法进行层位对比。

1．压缩转换波剖面对比法

由于转换横波速度Vs小于纵波速度Vp，故同一反射界面的转换横波双程旅行时大于纵波，不好直接对比。因此，通过对P-SV波时间剖面进行垂直压缩（通过P波与S波速度比进行）来对比层位。

2．反射特征和构造特征对比法

在P波和转换波剖面中，能观察到一些具有明显特征的波组，如不整合面、隆起、凹陷等。可充分利用这些纵横波剖面共同具有的特征，标定纵波和转换波的同一层位，进行纵横向的延伸对比。图6-76为莺歌海盆地B构造4测线，纵横波剖面共有的反射构造特征，即可作为层位对比的标志。

图6-76　B构造4测线P波、P-SV波剖面

3．深度域对比法

在P波、S波层位对比中，可同时把纵横波剖面转换成深度剖面，然后在深度域进行层位对比，但这种方法需要有较高精度的平均速度。

（二）海上多波地震烃类检测

转换波与纵波联合使用，可以分辨真、假亮点，进而检测出油气的存在。

众所周知，纵波速度与岩石的基质及其孔隙中充填物的速度有关，而转换横波的速度仅与岩石的基质有关，与其孔隙中的充填物基本无关。当岩石孔隙中充填物发生变化时，纵波速度会有很大的变化，形成亮点或暗点，而横波速度则没有变化，这就为识别亮点和暗点的真伪提供了依据。

图6-77所示为含水砂岩、含气砂岩、煤层（特殊岩性）的纵、横波波阻抗比较。

图6-77　含水砂岩、含气砂岩、煤层的纵、横波波阻抗比较

从图可见，孔隙中充填物由水变成气后纵波振幅变化很大，横波振幅则没有变化，而对于煤层，两者振幅都较大。

根据上述分析，在多波资料解释中，可用下述办法来预测油气藏。

a．如果在纵波剖面上发现一个亮点（或暗点），在相对应的转换波剖面上没有出现相对应的亮点（或暗点），纵横波振幅比会出现明显的正异常，可基本上认定它是一个含气亮点。

b．如果在纵波剖面上发现一个亮点（或暗点），在相对应的转换波剖面上也存在着相应〓亮点（或暗点），纵横波振幅比将不会出现异常，就认定它是一个岩性亮点。

c．如果是气亮点，目的层纵横波速度比将会出现明显负异常，Vp/Vs值将比背景值明显降低。如果是岩性变化，速度比无明显变化。

d．如果是气亮点，目的层泊松比σ也将出现负异常。如果是岩性变化，泊松比无明显变化。前已述及，泊松比是速度比的非线性函数，它的变化规律和速度比基本一致，但二者变化幅度不太一样。

（三）多波地震亮点检测实例

图6-78是乐东22-1构造98s3638测线P波、P-SV波剖面，在该剖面上有两口井（乐东22-1-2井和乐东22-1-4井）。其中乐东22-1-2井钻遇乐一段Ⅱ气组、Ⅲ气组、V气组和乐二段I气组，这些气组（层）在P波剖面上表现为强振幅异常（亮点），而在P-SV波剖面上表现为正常振幅。另外，乐东22-1-4井钻遇乐一段I气组，该气层在P波剖面上表现为强振幅异常（亮点），而在P-SV波剖面上表现为正常振幅。

图6-78　乐东构造98s3638测线P波、P-SV波剖面

图6-79　乐东构造98s3638测线P波、P-SV波均方根振幅比剖面

图6-79是98s3638测线P波、P-SV波振幅比剖面，可以看出，上述井钻遇的气组的P波、P-SV波振幅比出现异常，P波振幅强。

图6-80所示是乐东8-1构造98d4507测线P波、P-SV波剖面。

图6-80　A构造98s4507测线P波、P-SV波剖面

从图可见，纵波剖面上的T20和T24(1.55s）都是强反射，但在转换波剖面上T20反射很弱而T24仍为强反射，说明T20是真亮点，T24是假亮点。图6-81是具T24亮点层段的P波、P-SV波速度比和泊松比曲线，也没有出现降低现象，故确认T24为岩性亮点。这已由钻井所证实：T20为乐东8-1-2井、U2井钻遇的气层，T24为乐东8-1-1井钻遇的致密、高速含钙砂岩。值得注意的是，在P-SV波剖面上，该岩性这点同相轴发生分叉，推断可能是岩性发生变化所致。

图6-81　A构造98s4507测线P波、P-SV波速度比、泊松比曲线

（四）多波地震在构造、岩性勘探中的应用

在南海莺歌海盆地浅层气十分发育，在常规地震剖面上存在许多“气烟囱”（模糊区），使得构造难以成像。

图6-82是98S测线P波、P-SV波剖面。图中纵波剖面上浅层亮点为浅气层（已有钻井证实），浅层气下部是气烟囱“模糊带”，而转换波剖面上无浅层亮点，无模糊带，剖面成像清晰，信噪比高，消除了含气地层的影响。

图6-82　98S测线P波、P-SV波剖面

图6-83是98s4517测线浅层P波、P-SV波剖面。P波剖面上浅层的模糊区在P-SV波剖面上则成像清晰。

图6-83　98s4517测线 P波、P-SV波剖面

从上可见，P波剖面上的模糊区是由浅层气屏蔽作用造成的。

如果P波剖面上的模糊区是特殊岩性体（如火成岩体）造成的，那么，在P-SV波剖面上也会存在模糊区。图6-84是D构造8测线P波、P-SV波剖面，从图中可以看出，P波剖面上的模糊区在P-SV波剖面的相应位置上仍然存在，这说明剖面上的模糊区是由特殊岩性体造成的，推测特殊岩性体为火成岩体。

（五）结论

莺歌海盆地多波地震勘探是一次重大的实践和有益的尝试，所得到的多波勘探资料和天然气勘探成果，以及多波勘探技术实践经验，不仅为莺歌海天然气勘探做出了贡献，而且，在南海海域相继发现了一批不同规模的含油气构造，并已得到钻井证实，这必将对海上多波地震技术的发展产生深远、重大的影响。我们相信，该项技术将会在未来的油气勘探中发挥出越来越大的作用。

图6-84　D构造8测线P波、P-SV波剖面

几种速度之间的相互关系

在地震勘探中，根据不同的条件和状况定义了几种不同的速度概念，如层速度、视速度、射线速度、平均速度、均方根速度、等效速度以及在地震资料处理中的叠加速度，这些速度各自有不同的含义和用途，但它们之间相互也有联系，并可互相进行转换。在这些速度中最根本的是层速度，也可称为真速度，层速度直接与岩性有关，而其他速度均是根据层速度在不同的假设条件下定义的速度概念，因此其他速度均可与层速度相互转换。下面是在水平层状介质条件下层速度、平均速度和均方根速度的转换关系。

1)由层速度Vi计算平均速度Va

地震勘探原理、方法及解释

2)由层速度Vi计算均方根速度Vr

地震勘探原理、方法及解释

3)由均方根速度Vr计算平均速度Va

地震勘探原理、方法及解释

4)由均方根速度Vr计算层速度Vn

地震勘探原理、方法及解释

该式也称为Dix公式。以上公式中，t0，n表示波在第n层介质垂直反射时间，

表示波在厚度为hi的介质中传播时间。Va，n、Vr，n分别表示第n层以上介质的平均速度和均方根速度，Vn为第n层层速度。

多波、多分量资料的处理、解释

多波勘探资料与纵波勘探资料一样，只有经过共反射点水平叠加处理后，得到水平叠加剖面才能进行解释。纯横波（SH波）的射线路径对称，无转换波，资料处理和纵波基本相同；转换横波（P-SV波）因其射线路径不对称，反射点不在炮检中点正下方，处理方法比较特殊，所以，多波资料的处理主要就是转换横波的处理。

1.转换波资料的处理

转换波资料处理的特殊性主要表现在因射线路径不对称造成的共反射点叠加问题和速度分析问题。另外，由于X、Z分量记录上都同时存在着P波和P-SV波，还有识别和分离这两种波的问题。最后，静校正问题无论对纯横波，还是转换波都比较严重，需要专门关注。

1）转换横波的水平叠加

即使对于水平界面，转换横波的反射点也不在炮检中点的正下方。如图6-3-8所示，常规多次覆盖观测获得的记录经共中心点抽道后，同一道集上的P波来源于同一反射点R PP，而转换横波来自不同的反射点（转换点） R PS1～R PS6，共中心点叠加得不到共反射点叠加记录。

解决P-SV波共反射点叠加的问题有很多不同的方法，基本上都需要重抽道集。按反射点坐标重抽道集的方法是其中之一，其基本思想是首先确定共反射点道集的反射点坐标，据此计算各炮接收此反射点反射转换波的道所对应的炮检距大小，按炮检距得到相关的道号，将各炮中对应的道重抽到一起即组成共反射点道集。

通常将常规共中心点道集中炮检距最小的道所对应的反射转换点（即R PS1点）选择为共反射点道集的反射点，即与P波反射点最靠近的那一点，按该反射点的坐标重抽道集。由图可知，重新抽出的道号除第一炮对应的道号不变外，其他炮中对应的道号一定比共中心点道集对应的道号要小。

图6-3-8 重抽道集示意图

图6-3-9 反射点坐标与炮检距关系图

见图6-3-9，由斯奈尔定理可知：

地震波场与地震勘探

经整理、合并后得：

地震波场与地震勘探

根据最小炮检距x、对一定深度H和速度比γ，可由上式计算出转换波反射点坐标xP。再利用已知反射点坐标xP，计算各炮相应的炮检距x，此时公式应变为

地震波场与地震勘探

由x中减去偏移距xmin，除以检波点距即可得道号。若算出的（x-xmin）不正好是检波点距的整数倍，则四舍五入，可允许差半道。

除上述方法外，还有许多重抽道集的方法，最为简单的一种近似方法是认为纵、横波速度比为2来重抽道集。问题的复杂性在于反射点偏离炮检中点线的大小与纵横波速度比和入射角有关，因而深、浅层的反射点不在同一垂直线上，如图6-3-10所示。地层越浅，反射点偏离中线越远。为了解决深浅层反射点不在同一垂线上的问题，只能采取转换波水平偏移归位方法。

图6-3-10 P-SV 波反射点偏离示意图

2）由转换波资料求取横波速度

由SH波资料求取横波速度与用纵波资料求纵波速度一样，困难不大。

由转换波资料求取横波速度则较为复杂，因为入射波是纵波而反射波是横波，具有不同的速度，难以分开。一个比较方便的方法是复合速度法。

利用常规速度分析的方法对转换波资料做速度分析，得到的速度既不是纵波速度，又不是横波速度，而是介于两者之间的一个速度，称为复合速度。可以证明，复合速度与纵、横波速度之间有如下近似关系

图6-3-11 复合速度换算为横波速度示意图

地震波场与地震勘探

因此，如果利用纵波资料得到纵波速度vP，利用转换波资料得到复合速度vPS，则使用（6-3-6）式就可以计算出横波速度vS来。

问题不是如此简单。因为由转换波资料上只能得到 t0PS-vPS曲线，由纵波资料只能得到t0P-vP 曲线，两者的t0 时间不同，必须首先在两种资料上分析、对比、确认出属于同一界面的纵波和转换波，并利用公式：

t0S＝2t0PS-t0P （6-3-7）

将t0PS时间换算为t0S时间，再用（6-3-6）式才能计算出需要的t0S vS曲线（图6-3-11）。

3）纵、横波分离问题

纵、横波分离问题是转换波资料处理中的一个难题。目前方法很多，如τ-p变换法、极化方向分离法、分离滤波法和运动积法等，但都没有完全解决问题。下面以容易理解的运动积法为例加以介绍。

此法根据同一接收位置的垂直检波器和水平检波器输出的乘积符号来鉴别波型。

图6-3-12 运动积概念

如图6-3-12所示，X轴正向为离开震源方向，Z轴正向垂直向下。垂直检波器和水平检波器接收到的纵波位移分量uPz和uPx的符号相反，乘积为负；接收到的横波位移分量uSz和uSx的符号相同，乘积为正。因此，纵波和横波位移分量的运动积符号正好相反。在处理中规定好正、负积用不同的符号显示，就可以分离出纵、横波。

这种方法原理简单，执行方便，但抗干扰能力较差，微小的干扰会引起较大的误差。

图6-3-13 某地地形起伏和纵、横波静校正量

4）横波静校正

横波资料处理中，静校正是一个比较突出的问题。它之所以突出，一是由于表层横波速度很低，纵、横波速度比相当大，可达5～10，比深层大得多。因而同样的地形起伏，横波引起的时间延迟比纵波大得多。二是因为潜水面上、下横波速度没什么变化（地层是否含水对横波速度无影响），故横波低速带的底界面不像纵波那样是较平的潜水面，而是起伏不平的基岩面。因此，横波静校正量大且变化复杂，如图6-3-13所示。

静校正包括野外静校正和剩余静校正。由于横波静校正量大，野外静校正后很难用现有的剩余静校正方法完成全部静校正工作。因此，在完成野外静校正后，尚需进行初始剩余静校正，然后再做统计剩余静校正处理。

横波静校正所使用的方法与纵波静校正类似，可用横波微测井、横波小折射法研究横波低速带，也可以利用统计剩余静校正、层析反演方法计算剩余静校正量。核心的问题是横波静校正量大且变化复杂，所使用的方法一定要适应这一特点。因此，模拟退火法、遗传算法等非线性反演方法可能比较适于计算横波静校正量。

2.纵、横波资料的联合解释、应用

纵、横波资料的联合解释可以提供大量的地层、岩性信息，具有极为重要的意义。

1）横、纵波层位对比

纵、横波层位对比是纵、横波资料联合解释的基础。所谓纵、横波层位对比就是识别同一界面产生的反射纵波和反射横波。对比的依据是纵、横波时间剖面的结构、地震波的特征以及地质、钻井等提供的信息。

由于横波速度低，运行时间长，故横波时间剖面比纵波时间剖面在纵向（时间坐标）上要大很多。为了对比方便，通常将横波时间剖面的纵向比例尺按纵、横波速度比缩小，即进行所谓的压缩处理后，再根据波形、波组特征和时间间隔等进行层位对比。图6-3-14就是经压缩处理后的横波剖面和纵波剖面。剖面上若有钻井控制，则可以确定反射层的地质属性。

当纵、横波速度变化很大，加之横波的各向异性存在时，会给对比带来困难。此时最好使用多种方法进行对比，一般采用下面几种方法。

A.时间剖面和深度剖面结合对比。根据纵波和横波的平均速度做时深转换，将纵、横波时间剖面都转换为深度剖面，用深度剖面对比是一种可靠的对比方法。在对比中如发现所得剖面结构相似，但绝对深度有差异，可能是速度误差引起，也可能是其他原因造成。

图6-3-14 横波压缩剖面与纵波剖面

B.利用VSP资料进行对比。利用纵、横波VSP资料可以有几方面的用途。一方面由VSP资料可求得准确的平均速度，因而可得出正确的时深转换关系。另一方面也可以直接用校正后的VSP记录与纵横波记录对比以确定相应的层位关系。最后，由VSP资料还可获得岩性解释所需的纵横波速度比、振幅比、泊松比和吸收系数等参数。

C.地震特征对比。根据两种波在时间剖面上的共同构造特征，找出结构相似的部位和波形相似等特征进行对比。若剖面上有特殊的构造，如角度不整合等，则很容易对比。

D.利用合成记录对比。根据井的资料，做纵、横波的合成记录，与井旁CDP剖面上的叠加道对比。这种对比方法不仅能进行层位对比，还能确定层位的地质属性。

2）根据纵、横波速度比求取岩石的弹性参数

根据多波地震勘探的资料可以得到较为准确的纵、横波速度资料，利用纵、横波速度比能够得到相当多的岩石弹性参数。首先可以求取泊松比。

已知纵、横波速度比与泊松比σ的关系为

地震波场与地震勘探

从上式可得：

地震波场与地震勘探

一般来说，硬介质的泊松比值比较低，软介质的泊松比值比较高，液体介质的泊松比一般为0.5，这是理论上的上限值。通常液体饱和的沉积岩泊松比值较大，而孔隙砂岩常出现泊松比低于0.25的异常情况。当砂岩含油气时，泊松比会明显变小，所以可以用泊松比的变化来研究岩性和预测油气藏的存在。

又由纵、横波速度的定义：

地震波场与地震勘探

可以从纵、横波速度，泊松比，密度等算出体积模量：

地震波场与地震勘探

切变模量：

地震波场与地震勘探

和杨氏模量

E＝2μ（1＋σ） （6-3-12）

等岩石的弹性参数。

岩石的弹性参数是分辨岩性和介质各向异性所需要的基本参数。

图6-3-15 速度比曲线

3）用速度比研究岩性变化

纵、横波速度比 γ 与岩石的压实作用有关，深浅层的γ可以有很大的变化。在相似压实条件下，γ的变化可以指示岩性的变化。例如，一般而言，灰岩的γ约为0.6，泥岩约为0.5，砂质粘土0.25，砂岩约为0.58等。当岩石孔隙度增加并含有油气时，vS变化很小而vP 则明显下降，因而可以利用γ值的升高来预测油气藏的存在，图6-3-15为一例。

速度比γ还能指示砂页岩的百分含量。图6-3-16 （a）是从休斯敦附近某井VSP资料得到的P波和S波的速度剖面，用直达波测得，测量间距为30 m。由图可以看出，1 km以下处vS的变化大于vP。图6-3-16 （b）为同一口井的vP/vS曲线。由图可见，页岩显示了很高的vP/vS值（达2.7以上），砂岩含量越高则vP/vS越小。此例说明，根据纵、横波速度比可以推测含沙量。

4）识别真假亮点

众所周知，纵波的速度主要与体积模量等有关。岩石孔隙中充填气体和液体，可使体积模量发生很大的变化，致使纵波的速度随之变化很大。岩石孔隙中充填油气，会使岩石的纵波速度下降，从而造成它与盖层页岩之间界面反射系数变得很大，反射纵波的振幅也就大，所以当砂岩含油气时，纵波真振幅剖面上出现“亮点”。横波速度只与切变模量有关，液体和气体没有切变模量。因此在有孔隙的砂岩中，横波速度只与砂岩的骨架有关，而与孔隙中流体的性质及含量无关，岩石孔隙中是否充填油气对横波速度没有影响，故横波真振幅剖面上不会出现“亮点”。这种纵波“亮”横波不“亮”的“亮点”是真“亮点”，即是由于油气原因造成的“亮点”。

图6-3-16 实测的纵、横波速度剖面 （a） 和速度比曲线 （b）

如果“亮点”的出现是因为非油气的原因，例如反射系数很大的石灰岩、膏盐层等硬地层引起的，因为它们属于岩石骨架的变化，对纵、横波速度都有影响，即在纵波真振幅剖面上会出现“亮点”，在横波真振幅剖面上也会出现“亮点”。这种纵波“亮”横波也“亮”的“亮点”属于假“亮点”。

图6-3-17是美国某气田上的一段纵、横波真振幅剖面。该处原来只做了纵波勘探，真振幅剖面上出现了多处振幅异常（亮点），钻井验证却出现一些干井。为此又做了横波勘探，将两者资料进行联合解释。纵波真振幅剖面上F和G处有强振幅出现，而横波真振幅剖面上G处无明显异常，只有F处有强振幅显示，解释推测G为气层而F为非油气因素引起。钻井证实了这个推测的正确性。

5）利用横波分裂研究裂隙

纵波对各向异性不敏感，横波比较敏感。在各向异性介质中不仅横波的速度随传播方向的不同而不同，而且还存在横波分裂现象，即横波穿过定向裂隙介质时会分裂成速度不同的S∥（平行裂隙）和S⊥（垂直裂隙）两个波的现象。其中，S∥波的速度大于S⊥波的速度。根据横波剖面上是否存在分裂现象可以发现裂隙的存在，而为了发现横波剖面上是否存在分裂现象可以通过相交测线纵波剖面闭合而横波剖面不闭合来确定。

图6-3-18是某地区两条相交测线的纵波剖面，交点处闭合良好。图6-3-19为同一位置处的横波剖面，交点处不闭合，这说明该区地层存在方位各向异性（定向裂隙）。另外，横波剖面上测线L-1的反射波旅行时比测线L-2的大，反映该方向上横波波速较小；而且，测线L-2上的局部反射变弱，测线L-2的方向接近南北向，说明本区的主裂隙方向近南北向，各向异性较东西向大得多。这是因为测线L-2处于南北向裂隙发育地段，致使砂岩储集层有效阻抗降低，反射系数减小，振幅减弱，分裂出来的平行裂隙的快波速度较大。钻井给出的地质情况与上述推断是吻合的。图6-3-20给出了这两条测线方向与裂隙方位的关系。

图6-3-17 气田上的纵、横波真振幅剖面

图6-3-18 P波剖面

图6-3-19 S波剖面

图6-3-20 两测线与裂隙的方位关系

各向异性是一个很复杂的问题，定向裂隙是其中一种特殊而又与裂隙油藏有关的内容，如何由地震横波的运动学和动力学特征来确定裂隙方位、裂隙密度、裂隙区域等还是研究的课题。