[發明專利]一種地震全向矢量散度檢波器

有效

• 申請號: 201510713070.6
• 申請日: 2015-10-28
• 公開（公告）號: CN105388516B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 陳立康
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01V1/18
• 分類號: G01V1/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

本發明公開了一種地震全向矢量散度檢波器，其中包括：四個檢波器及支撐結構，支撐結構用于支撐四個檢波器，使得四個檢波器的底面分別位于一正四面體的其中一個正三角形面上，每個檢波器的工作軸與對應的正三角形面的交點位于該正三角形面的中心。本發明根據場論的高斯散度公式，設計特定的空間運動矢量檢測結構，以實現對地震波場的頻率、振幅、相位、振動方向、尤其是波動力場的散度信息的檢測，形成全新的地震全向矢量散度檢波器技術。

技術領域

本發明涉及檢波器技術領域，尤其涉及一種地震全向矢量散度檢波器。

背景技術

根據波動理論，波動不只表示振動，還表示振動的傳播。具體地：1、振動可分解為線振動、旋振動；2、波場散度驅動縱波，波場旋度驅動橫波；3、線振動是散度和旋度的共同作用，既包含縱波，也包含橫波；4、旋振動只與旋度有關；5、體旋度是完全旋度，面旋度是不完全旋度。因此，只能檢測線振動的技術，不能干凈分離縱橫波。必須是能夠檢測體旋度或散度的技術，才有可能解出純橫波和純縱波。

波動的空間運動屬性，包含了豐富的信息，可以在波場分離、信噪比、保真度、成像精度、介質屬性分析等方面起到重要作用。但是，現有采集技術卻只能檢測振幅、頻率、相位等信息，基本沒有檢測波動空間運動屬性的功能。

目前地震波的檢測，是將波振動轉換為電信號(電壓、電流)或再進行數字轉換來實現。將機械運動轉換為電信號的方法，不外乎應用電磁檢波器、電容檢波器、壓電檢波器和光纖應變檢波器。

電磁檢波器和電容檢波器是線振動型，有工作方向。理想方向濾波效應為cosθ，out(t)＝A(t)cosθ。A(t)和θ都是未知的，僅單個器件是求不出真振幅A(t)和夾角θ的。MEMS檢波器基本屬于電容型檢波器，也遵循上述規律。

光纖應變檢波器可歸于線振動或壓強型，單器件也不能確定振動方向。所以，單個電磁檢波器、電容檢波器和光纖應變檢波器，都不能區分波場振動方向，更不具備檢測波場散度旋度的功能。

壓電檢波器是壓強型，輸出與周圍液態介質壓強有關，無方向性，不能區分振動方向。液態環境中壓強各向同性，等效于波場散度。但在陸上固態環境，即使將其置于液態容器中，也無法實現散度測量。

三分量檢波器，以三矢量合成方法，可以求出波場振動方向θ和振幅A(t)。這也是稱其為矢量檢波器的原因，但只是測量點的線振動矢量，不能檢測振動性質、旋度和散度。

綜上所述，現有技術中的各類檢波器不能實現地震波場全信息的檢測。

圖1是相關技術中理想單檢波器在縱波波場中的方向性響應示意圖，圖2是相關技術中理想單檢波器在橫波波場中的方向性響應示意圖，用以說明檢波器的工作方向性。如圖1、圖2所示，檢波器的輸出基于下述公式實現：out＝A·n＝a×bcosθ。其中，A表示波場函數，矢量；n表示檢波器工作方向單位矢量；a表示波場A在振動方向的瞬時振幅；b表示檢波器靈敏度；θ表示檢波器的工作方向與檢波器位置處波場振動方向的夾角；p為縱波下標；s為橫波下標。

具體地，如圖1所示，檢波器在縱波波場中的輸出基于下述公式實現：

out＝A_p·n＝a_p×bcosθ_p；其中，A_p表示縱波波場等時面；a_p表示波場A_p在檢波器位置的的法線方向的瞬時位移量；b表示檢波器靈敏度；θ_p表示檢波器的工作方向與波場振動方向的夾角。

如圖2所示，檢波器在橫波波場中的輸出基于下述公式實現：