Page 21 - 《应用声学》2021年第3期

第 40 卷 第 3 期 李梦真等： 井间地震波场数值模拟和弹性波逆时偏移 339

3 井间地震狭缝模型的偏移成像 和图 6(c) 中的黑色区域是一条矩形的裂缝，被

流体填充。假设流体的声速为 1480 m/s，密度
井间地震的发射和观测方式有别于地面地震， 为 1000 kg/m 。裂缝长度为 150 m，宽度选取远
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其震源和检波器的位置需分别置于目标地层的两 小于震源波长的 5 m 值 (震源频率为 200 Hz)。在
侧。对于倾角很大的界面，如垂直方向的地层界面， 图 6(a)、图 6(b) 和图 6(c) 中的背景地层区域介质参
在震源一侧激发的波场经过竖直地层反射后，反射 数为：纵波速度3000 m/s，横波速度2000 m/s，密度
波又回到了震源的一测，而没有传播到检波器端。 2000 kg/m 。将裂缝放平且与x轴(水平)方向平行，
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这样就使得检波器获得的反射波信号大大减少，从 对应的模型如图6(a)所示。将图6(a)的矩形狭缝以
而导致陡倾角的地层界面无法在井间地震中成像 计算区域的中心为不动点对其进行顺时针方向的
的结果。针对这样的情况，本文将设计狭缝的地层 旋转，将狭缝与 x 轴所夹的锐角作为它的夹角。通
模型，来探讨其在井间地震中不同倾角下的逆时偏 过旋转不同的角度就得到了不同倾角下的狭缝模
移成像问题。 型，如图 6(b) 为倾角 30 的狭缝，图 6(c) 是倾角 90 ◦
◦
所采用的模型如图 6 所示。图 6(a)、图 6(b) 的狭缝。

ᡰሏ/m ᡰሏ/m ᡰሏ/m
0 100 200 300 0 100 200 300 0 100 200 300
0 0 0

100 100 100

200 200 200
ງए/m 300 ງए/m 300 ງए/m 300

400 400 400

500 500 500

600 600 600
(a) ඵࣱ࿙ᎋ (b) ࿙ᎋ݃ᝈ30O (c) ࿙ᎋ݃ᝈ90O

图 6 狭缝模型
Fig. 6 The slit model

将模型计算区域的大小设为300 m×600 m。在 果与低倾角狭缝相当。推测此时在逆时偏移中，用
模型的最左侧放置震源，每个震源间隔为 20 m，从 作偏移资料的主要是折射过程中由纵波转换而成
上到下依次共激发 31 个炮点。在最右侧放置检波 的横波以及由横波转换而成的纵波。这些转换波
器，相邻两个检波器间隔为 2 m，每一炮获取 301 在逆时反向传播过程中，与正向传播的直达波发
道数据。在波场分离中，去除全波列中的直达纵 生互相关，从而在空间域准确获得了发生折射事件
波、直达横波以及纵波和横波的透射信号，而保留 的像点。
反射波以及在透射过程中产生的纵波和横波的转 为了进一步说明这一点，本文还特别考察了

换波信号。通过对不同倾角的狭缝模型进行逆时 夹角为 90 的狭缝模型，即垂直狭缝的情况，对应
◦
偏移成像，得到图 7 的多炮偏移结果。数值模拟和 图 6(c)。在图 6(c) 模型中将震源放置在 z = 200 m
成像实验表明，基于弹性波的逆时偏移可以获得 的深度处进行数值模拟，得到井间的接收信号，如
0 ∼ 60 倾角狭缝的清晰成像。根据射线理论，当 图 8 所示，并在其上标注了主要的波场成分。图9 是
◦
◦
井间反射体倾角很大时，在接收井中获得的反射 在图 8 的接收波列基础上去除了直达纵横波和透射
波信号非常少；但对于 40 ∼ 60 倾角的狭缝，仍 P-P 波、S-S 波的结果。将处理后的信号逆时偏移，
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◦
可获得与输入模型一致的偏移结果，而且成像效 再对多个炮点叠加成像就得到了图 10(b) 的偏移结