2015, Vol. 30
2. 中国石油大学(北京), 北京 100036
2. China university of petroleum, Beijing, 100036, China
横波在穿过裂缝时，如果既不平行也不垂直于裂缝，横波会分裂为快横波和慢横波(Crampins，1981；Crampins，1981；Li et al., 1993)，快慢横波的能量强弱与裂缝的角度、大小有关.对于VTI介质而言，T分量无有效能量；对于HTI介质而言，转换横波经过各向异性层后分裂为快横波S1和慢横波S2(Crampin，1978；Li，1999)，S1和S2互相垂直，且存在时差，从而导致T分量存在有效能量，需要进行校正(Li，1993；Li et al., 1999).
在裂缝预测分析方面，国外较成功的例子是委内瑞拉西南部预测一条北西-南东走向的裂缝储层，英国地质调查局爱丁堡各向异性项目组基于弱各向异性假设估算出裂缝走向(王炳章，1999)，我国于20世纪80年代开始逐渐开发一些地震裂缝检测方法，刘洋和魏修成等人利用时差求解裂隙方位(刘洋和魏修成，2007)，曲寿利和季玉新等人提出了IPVA裂缝检测方法(曲寿利等，2001)，程冰洁等将裂缝预测技术应用到川西坳陷新场宽方位转换波3D3C数据的处理和分析中(程冰洁等，2012)，胜利地区由于采集过程中的特殊性(Shi，2008；毕丽飞等，2007)导致方位角信息不全，通过分方位角的方法进行抽角道集不再适用，需要对原有方法进行改进.
本文基于角度扫描方法，实现了用方位角和延迟时间双参数扫描方法进行快慢横波分离，形成了裂缝预测方法的流程，以水平层状介质理论模型为模型对各向异性校正方法进行了验证，并对胜利罗家地区的实际资料的裂缝方向进行了预测，对模型和实际资料裂缝预测过程中的区别进行了分析说明.
1 裂缝预测技术原理
1.1 方法原理
裂缝预测计算过程中主要有以下几个坐标系，野外采集坐标系(X-Y坐标系)，炮检方位坐标系(R-T坐标系)，裂缝坐标系(S1-S2坐标系)，其中S1、S2分别为平衡于裂缝发育方向和垂直于裂缝发育(Li，1993； Chapman et al., 2005； Chapman et al., 2006)方向的坐标系.
转换横波在经过各向异性介质时，横波分裂为快横波S1和慢横波S2，S1和S2互相垂直且存在时差(毕丽飞等，2005；马昭军等，2010；程冰洁和徐天吉，2012)，从而导致T分量存在有效能量需要进行校正.
快慢横波之间的剩余误差为
角度扫描法的简化公式为
1.2 裂缝预测分析方法
为计算分析方便，以正东方向为0°，以逆时针旋转方向为方位角增加的方向，裂缝走向方位角在0到180°之间，炮检观测(R分量)方位角在0到360°之间，裂缝走向与炮检观测方位夹角在-90°到90°之间，裂缝走向方位角β与炮检观测方位角α之间的夹角计算公式如下：
对于平层模型而言，裂缝预测主要步骤包括：(1)多分量数据方位角计算(2)速度分析(3)动校正叠加(4)求快慢横波方位角和延迟时间(5)R、T分量根据步骤4中求取的旋转角旋转到S1、S1分量(6)叠加剖面根据步骤4中求取的延迟时间进行时移(7)S1、S2分量根据步骤4求取的旋转角反向旋转回R、T分量.其中步骤7将S1、S2旋转回R、T分量主要是为了检验方位角和时间延迟的准确性，对于胜利地区实际资料而言，裂缝预测的大体思路与模型相同，区别主要在于以下两个方面：对于胜利罗家地区实际资料而言，各向异性校正的大体思路与模型相同，主要成果在于以下几个方面：(1)由于采集的方位角不全，因此对于实际资料处理方式相比于模型数据有差异，叠加的道集使用的是ACP道集而不是方位角道集(2)以角度扫描法为基础，引入了R、T分量匹配混波求取时间延迟和旋转角的计算方法(3)对胜利罗家地区进行各向异性校正，取得了较好的效果.
2 模型各向异性校正技术
首先对水平层状介质理论模型(Dai et al., 2001； Dai H.，Li et al., 2004； Dai et al., 2005)进行横波分裂校正测试，该理论模型的主要参数如表 1所示.
 | 表 1 水平层状介质理论模型主要参数 Table 1 Main parameters of the horizontal layered medium theory model |
表 1中VP代表纵波度，VS代表密度，代表各向异性方位角，ρ代表密度，该模型中心放炮，每炮间隔10°方位，共36个检波点接收，全波场模拟纵波、转换波径向和横向分量.对该水平层状介质的理论模型模拟得到的R、T分量计算方位角计算，然后进行速度分析、动校正叠加，在对R、T分量匹配混波，扫描时间延迟和旋转角可得到图 1所示的时间延迟和旋转角双参数扫描结果，双参数扫描是对分别对1001、1051、1101的CDP道进行的，图 1中横坐标为通过角度扫描方法得到的快慢横波分离的最大角度，纵坐标为快慢横波延迟时间，图 1中两个锥形的亮点由于在扫描裂缝时是360°进行扫描的，裂缝的角度从不同的方向观测时会得到两个方向，因此在计算裂缝方向时只需要选择其中一个亮点.对于在这几个CDP之间的旋转角和延迟时间，通过插值可以得到.可以看出我们通过方位角和时间旋转角度和时间延迟数扫描的旋转角度值跟我们的水平层状介质理论模型的参数是一致的：模型设计时第三层裂缝的角度是60°，通过双参数扫描得到的旋转角也接近60°.
 | 图 1 方位角和时间双参数扫描结果Fig. 1 double parameters scanning of azimuth and time |
然后按照本文1.2中的裂缝预测分析步骤(1)-(7)进行各向异性校正，可以得到图 2和图 3的R分量叠加剖面和T分量叠加剖面.校正前后的R、T分量所选用的增益效果及显示尺度完相同，通过对比图 2和图 3 水平层状介质校正前后R、T分量叠加剖面的成像结果可以看出，经过校正后1.7~1.8 s之间R分量能量明显加强，同样时间区间的T分量能量明显变弱，这说明经过校正以后，T分量里面的能量补偿到了R分量中，成像的质量有了较明显的改善.
 | 图 2 校正前叠加剖面Fig. 2 Stack profile before correction |
 | 图 3 校正后叠加剖面Fig. 3 Stack profile after correction |
对于胜利地区实际资料而言，由于通过炮点和检波点坐标求方位角信息不全，因此我们采用抽ACP道集-超道集-速度分析-动校正的方法求取叠加剖面，其他步骤与1.2中裂缝测分析步骤相同，依次求取快慢横波方位角和延迟时间，R、T分量旋转到S1、 S1分量，然后进行叠加剖面时移，
最后再将S1、S2分量旋转返回R、T分量.图 4为原始的R、T分量剖面，从T分量可以看出.目的层区域的能量残留比较严重，需要对其进行横波分裂校正.
图 5的旋转角度和时间延迟扫描是依次对多个CDP道进行的，与平层模型相比，实际资料角度扫描法扫描出的能量要弱，这点与模型资料是一致的，扫描出的旋转角度在30-50°之间，对于胜利地区实际资料的时间延迟和旋转角度，实际资料各个CDP的旋转角度和时间延迟都是变化的，这与该地区地质条件比较复杂有一定关系.从表 3胜利罗家地区实际资料的时间延迟和旋转角度我们可以看出，实际资料各个CDP的旋转角度和时间延迟都是变化的，这与罗家地区地质条件比较复杂有一定关系.
 | 图 4 原始R分量、原始T分量Fig. 4 Raw R component、raw T component |
 | 图 5 方位角和时间双参数扫描结果Fig. 5 Double parameters scanning of azimuth and time |
图 6为横波分裂后得到的S1和S2分量，从目的层区域可以看出实际上是对原始的R、T分量的能量进行了重新的分配.然后按照图 5中得到的旋转角和延迟时间对S1和S2分量进行校正，得到校正以后的R、T分量.将目的层区域进行放大然后将其与原始的R分量进行对比，如图 7所示.
 | 图 6 横波分裂后的S1分量、横波分裂后的S2分量Fig. 6 S1 compenent after shear wave splitting、S2 compenent after shear wave splitting |
经过各向异性校正以后可以得到校正后的R、T分量，图 7为校正前后R分量叠加剖面对比，3s到4.5s区间为目的层区域，可以看出经过校正以后，目的层区域产生了明显的变化，校正前有四套同向轴，校正后有两套同向轴，地层内部的各向异性导致了这种结果，另外校正后的R分量在1400道以后的同向轴能量有了明显的提升；同时，我们对目的层沙一段的快慢波能量比值进行了属性分析，得到图 8所示的胜利罗家地区沙一层段横波分裂属性中的快横波与慢横波反射能量比值的平面分布图，与油气分布呈较强的相关性，产油井集中于高值区域，这也验证了快慢波分离结果的正确性.
 | 图 7 R分量叠加剖面Fig. 7 R component stack profile |
 | 图 8 快慢横波反射能量比值的平面分布图Fig. 8 fast and slow shear wave energy ratio distribution map |
经过对模型的各向异性校正技术进行分析，验证了该方法的可靠性，并将该方法应用于胜利地区的实际资料中，通过R、T分量校正前后的结果可以得到以下几点结论：
(1)方位角不全的实际资料叠加的道集使用ACP道集进行分析可以在一定程度上弥补方位角道集不全的缺陷.
(2)以角度扫描法为基础，引入了R、T分量匹配混波求取时间延迟和旋转角的计算方法.对胜利罗家地区进行各向异性校正，取得了较好的效果.
致 谢 感谢胜利油田物探研究院863计划“陆相多波地震流体预测技术研究”课题研究人员，并感谢审稿及编辑老师的指导. | [1] | Crampin S. 1978 .Seismic wave propagation through a cracked solid:polatization as a possible dilatancy diagnostic,Geophys.J.R. Astr.Soc.,53:463-496. |
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