[其他]用于激發大地介質中橢圓偏振剪切波的方法和裝置

無效

• 申請號: 87103812
• 申請日: 1987-05-23
• 公開（公告）號: CN87103812A
• 公開（公告）日: 1988-03-02
• 發明（設計）人: 杰克·H·科爾;羅伯特·J·鮑梅爾;約翰·S·格治利;約翰·E·斯特雷克
• 申請（專利權）人: 康諾科有限公司
• 主分類號: G01V1/053
• 分類號: G01V1/053
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 林長安

一般地說，本發明涉及地震剪切波發生裝置，具體而不是作為限制地說，本發明涉及用于在大地介質中感應橢圓偏振剪切波的特殊裝置及其組合。

申請人了解到先有技術中還沒有直接關于本發明的論述。先有的論述已有涉及剪切波的應用，但還未重視橢圓偏振剪切波及其在各種地震探測方法中的應用，以增加信息回收和提高數據的可分析性。已經知道，由于存在至少兩個主偏振面，即水平和垂直剪切波，地震剪切波多半比壓縮波載有更多的以它們的信號形式的信息，但是至今還沒有引起對于地震剪切能量的角度關系和規則的橢圓偏振剪切波可能性的注意，這些波可以帶有關于折射，反射和其它影響大地物質的特性的更多的信息量。

本發明的目的主要是通過同時在90°剪切平面位移中的兩個平列位置上產生剪切波，而在大地介質中的產生橢圓偏移剪切波的方法和裝置。因此，剪切水平和剪切垂直相對取向的剪切波振動器是在并置的排列的位置上工作，并且進一步調整控制信號相位關系，以形成一個在大地介質中累加或合成的橢圓偏振剪切波。控制相位和振幅調節可以實現各種各樣圓的、橢圓的或平面的關系，用以隨后的探測和處理，以提供特定的地下巖層的信息。

因此，本發明的一個目的是提供一種容易獲得的橢圓偏振剪切波源。

本發明的另一個目的是提供一種重型的橢圓偏振剪切波源，這種波源即經濟而又能可靠地工作。

本發明的再一個目的是提供一種方法，其中傳統的地震剪切波振動器經過簡單的現場調度以提供一種橢圓偏振剪切波源。

本發明的最后一個目的是提供一種和正交探測器一起使用的地震源，以提供垂直地震剖面圖，三維或線性地震勘察之類中任一種的大量的數據回收。

當聯系說明本發明的附圖閱讀以下的詳細描述時，本發明的其它目的和優點中就成為顯而易見了。

圖1是水平和垂直剪切波關系的一個圖示的說明。

圖2是相對于波傳播方向觀察的橢圓偏振剪切波關系的一個圖示的說明;

圖3是說明相對排列的地震剪切波振動器和控制電路的方框圖;

圖4是帶有鉆孔和地面上組合的雙重振動器地震源的大地剖面的一個理想化視圖;以及

圖5是帶有以水平-垂直剪切取向的兩臺中心安置的振動器的載重汽車的以立視方式的一個側視圖。

按照彈性波射線理論，偏振的方向通常定義為傳聲媒質粒子的振動方向。在地震探測實踐中，及在大地介質中粒子的運動中，壓縮波實現了與能量傳播的射線路徑共軸線的粒子振動方向。對于水平剪切和垂直剪切波運動，粒子的振動路徑與傳播方向成直角。因而，參照圖1，包含振動方向和傳播方向的平面稱之為偏振面。各自沿相對于傳播方向z觀察時，平面10就是一個垂直剪切面，以同樣的方式，平面12就被定義為一個水平剪切面。

水平偏振剪切波（SH）和垂直偏振剪切波（SH）被認識并用于地震勘探已經多年。關于速度和其它傳播常數的特殊性質相對于較熟知的壓縮波已在文獻中充分地予以證明?，F今在野外作業中許多平面偏振剪切波探測技術已經被用于任何鉆孔測井，垂直地震剖面，剖面及三維測量等等。

一直以來對一種比較特殊型式的剪切波偏振的重要性沒有先有的應用或顯明的知識，這種可以稱之為橢圓偏振的剪切波偏振，其中一個垂直于傳播方向z的平面內的粒子位移矢量在一個振動周期內劃出一個橢圓。參照圖2，相對于圓點14（z軸）觀察，由于每個周期粒子位移矢量16，位移矢量16在一個垂直于傳播方向z的連續橫移的平面內旋轉，劃出一個橢圓18。當粒子位移矢量16沿傳播軸z轉動時，橢圓路徑18在其傳播過程中劃出一條螺線狀路徑。橢圓的長軸和短軸可以變化，這還會作進一步描述。

粒子位移可以被看成是由垂直于傳播方向的兩個分量構成的。設想具有相同頻率的兩個平面偏振剪切波，它們的粒子位移由以下公式給出

_x＝_xD₁cos（wt-kz）

_y＝_yDcos（wt-kz+φ） （1）

式中D₁和D₂分別是位移幅值，_x和_y分別是沿x和y方向的單位矢量，而k是一個傳播常數。兩個波都沿z方向傳播，但彼此垂直地偏振并有一相位差φ。z軸任何一點上總位移（假定零衰減）可由下式給出：

＝_xD₁cos（wt-kz）+_y2cos（wt-kz+φ） （2）