VSP三分量时变偏振分析方法研究

摘要

地震波场在本质上是三维矢量波场，而单分量记录仅能记录到三维矢量波场的部分投影。因此地震波偏振分析的目的就是提取地震波场的空间偏振特性和特征参数，并利用得到的特性和参数将单分量记录的标量波场还原成矢量波场。 对于VSP来说地震波偏振分析还有一些特殊用途：首先可以用来进行井下检波器水平定位；其次，可以帮助我们识别并分离VSP的复杂波场。 本文对VSP偏振特性进行了分析，详细介绍了偏振分析基本理论和波场分离合成理论，另外着重介绍了几种时变偏振分析方法，包括Cho和Spencer估算混合波场中各种波极化方向法和协方差矩阵分析法，另外还提出一种传统能量准则解析法的改进算法：基于FK滤波的时变能量准则解析法。 利用编程环境，完成了VSP水平定向偏振合成处理模块，并实现了Cho和Spencer估算混合波场中各种波极化方向法、协方差矩阵分析法和基于FK滤波的时变能量准则解析法算法，完成了三分量合成处理模块。通过理论和实际资料测试，取得了较好的效果，并对三种方法的优劣性及实用性进行了分析，其结果表明： ①传统的时不变VSP三分量合成处理方法，如能量准则解析法，在检波器水平定位方面有较好的应用效果。但在偏振合成方面则存在较大误差。 ②Cho和Spencer估算混合波场中各种波极化方向法属于谱分析偏振分析法，对模型和实际资料测试的结果表明，该方法对处理模型数据和实际记录均有较好的应用效果。 ③协方差矩阵分析法在处理模型数据时效果较好，但是在实际资料的应用存在一定问题，主要是时窗内波场复杂的情况下，该方法会受到干扰而无法精确计算偏振角，另外时窗选取对于协方差矩阵分析法的合成效果也有较大影响。 ④基于FK滤波的时变能量准则解析法属于解析信号偏振分析法，利用人机交互式处理方法，使用灵活，但受人为因素影响较大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究目的和意义

1.1.1三分量勘探的目的和意义

1.1.2 VSP三分量研究的目的和意义

1.2背景与研究现状

1.2.1三分量地震发展历史概述

1.2.2偏振分析的发展历史概述

1.2.3 VSP偏振分析方法的发展现状

1.3主要研究内容和成果

1.3.1主要研究内容

1.3.2主要研究成果

第二章VSP三分量偏振分析基本理论

2.1概述

2.2地震波的偏振分析理论

2.2.1 VSP水平分量定向

2.2.2波场分离与合成理论

2.3能量准则解析法偏振分析

2.4 Cho和Spencer估算混合波场中各种波极化方向法

2.5协方差矩阵分析法

2.5.1协方差矩阵分析法基本原理

2.5.2计算时窗的选取

2.6基于FK滤波的时变能量准则解析法

第三章VSP三分量合成方法程序设计与实现

3.1软件开发环境

3.2三分量合成方法程序设计

3.2.1能量准则解析法水平定向

3.2.2 Cho和Spencer估算混合波场中各种波极化方向法

3.2.3过零法自动选取时窗

3.2.4协方差矩阵分析法

3.2.5基于FK滤波的能量准则解析法

第四章模型记录测试和结果分析

4.1理论模型的建立

4.1.1模型各项参数

4.1.2模型得到的理论记录

4.2 Cho和Spencer估算混合波场中各种波极化方向法

4.3协方差矩阵分析法

4.4模型测试结论

第五章实际记录结果分析

5.1概述

5.2能量准则解析法

5.3 Cho和Spencer估算混合波场中各种波极化方向法

5.4协方差矩阵分析法

5.5基于FK滤波的时变能量准则解析法

5.6实际记录测试结论

第六章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

致谢