CN104297786B - 检测地层裂缝走向方位角度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测地层裂缝走向方位角度的方法和装置，该方法包括以下步骤：获取来自各个观测方位的三维三分量地震数据；计算三维三分量地震数据中横波直达波的初至；根据初至构造三维三分量地震数据在各个观测方位上的径向分量和切向分量的数据矩阵；获取数据矩阵旋转角度后的矩阵中的斜对角元素平方和及对角元素平方和的比值，旋转角度为地层中裂缝走向方位角度与径向分量指向的方位角度的夹角；根据比值确定所观测地层中的裂缝走向的方角度。本发明通过分析井下三分量检波器的水平分量所记录的地震波场数据矩阵结构实现了定量检测地层中裂缝走向的方位角度。

Description

检测地层裂缝走向方位角度的方法和装置

技术领域

本发明涉及地震勘探技术领域，尤其是涉及一种检测地层裂缝走向方位角度的方法和装置。

背景技术

在三维三分量VSP(Vertical Seismic Profiles，垂直地震剖面)地震勘探数据中，当横波可控震源在井旁激发时，震源所产生的横波在地层中传播，穿透地层到达井中的三分量检波器所在位置，并在该点引起质点振动，该点的振动被放置于井中的三分量检波器记录下来。如果地层中裂缝发育，可控震源所激发的横波在穿透地层传播时会发生横波分裂现象，即横波会分裂为沿着裂缝走向偏振的快横波和垂直裂缝走向偏振的慢横波。通过分析可控震源激发、井中三分量检波器接收的三维三分量VSP地震数据中井下三分量检波器的水平分量的横波初至波能量变化规律，可以定量检测地层中裂缝走向的方位角度。

现有技术手段是通过地层的地质露头进行观测、或者对钻井中提取的岩心样本在实验室中观测、或者对测井资料进行分析来获得储层裂缝的相关信息。由于上述方法资料采集的局限性，只能够获得地层裂缝的局部信息。

现有技术手段也可以通过宽方位角纵波地震勘探获得纵波地震传播的方位各向异性属性来检测地层裂缝的走向方位角度信息，但是由于地震纵波对地层裂缝的发育情况不够敏感，因此通过纵波地震方位各向异性属性分析来对储层裂缝的发育特征只能够做到定性的或者是误差较大的半定量描述。

总之，现有的技术手段由于受到技术方法本身的限制，对地层裂缝走向的方位角度的检测能力不能满足油田的生产需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测地层裂缝走向方位角度的方法和装置，以实现定量检测地层裂缝走向方位角度。

为达到上述目的，一方面，本发明提供了一种检测地层裂缝走向方位角度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取来自各个观测方位的三维三分量地震数据；

计算所述三维三分量地震数据中横波直达波的初至；

根据所述初至构造所述三维三分量地震数据在所述各个观测方位上的径向分量和切向分量的数据矩阵；

获取所述数据矩阵旋转角度后的矩阵中的斜对角元素平方和及对角元素平方和的比值，所述旋转角度为地层中裂缝走向方位角度与所述径向分量指向的方位角度的夹角；

根据所述比值确定所观测地层中的裂缝走向的方角度。

本发明的方法，所述获取来自各个观测方位的三维三分量地震数据，具体包括：

对于α∈{α_j,j＝1,2,......,M}的每一个取值α_j，将可控震源放置在与井口O距离为x₀米方位角度为α_j处；将井下三分量检波器放置于与井口位置O的距离为z₀米的井下，并使所述井下三分量检波器的径向分量指向的方位角度与α_j保持一致，激发所述可控震源产生沿着α_j方位角度偏振的横波，并同时通过所述井下三分量检波器记录所述可控震源引发的井下三分量检波器所在位置G处的质点振动，当α取值为α＝α_j时，所述井下三分量检波器的径向分量、切向分量记录到的质点振动分别记为R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，其中，α为观测点方位角度，t_k为三分量检波器的第k个采样时间。

本发明的方法，所述计算三维三分量地震数据中横波直达波的初至，具体包括：

对于α＝α_j的每一个取值得到的所述井下三分量检波器的径向分量和切向分量R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，扫描计算{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中的最大值所对应的k的取值，则得到初至P_j＝kdt；在公式{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中，L的取值由可控震源激发的地震子波的延续时间t0决定，L＝t0/dt,L<N，其中，r_k为第k个采样点前后波场能量的比值，F_k为第k个采样点之后的波场能量,E_k为第k个采样点之前的波场能量，L为参加计算波场能量的采样点数。。

本发明的方法，所述数据矩阵D_jl为：

其中，j＝1,2,...,M,l＝1,2,...,L。

本发明的方法，所述获取数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵V_jl中的斜对角元素平方和及对角元素平方和的比值，具体包括：

对于β∈{α_n},n＝1,2,......,M/2中的每一个取值β_n，计算{θ_j＝βn-α_j},j＝1,2,...,M；

构造三角旋转矩阵

求数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵j＝1,2,...,M/2,l＝1,2,...,L，其中，旋转后的矩阵V_jl中的各个元素表示为

计算矩阵V_jl中的斜对角元素平方和与V_jl中的对角元素的平方和的比值E_n，其中，

本发明的方法，所述根据比值确定所观测地层中的裂缝走向的方角度，具体包括：

比较E_n中各个值的大小，输出其中最小值处所对应的β_n，则所观测地层中的裂缝走向的方位角度定量地表示为β_n。

另一方面，本发明还提供了一种检测地层裂缝走向方位角度的装置，包括：

地震数据获取模块，用于获取来自各个观测方位的三维三分量地震数据；

初至计算模块，用于计算所述三维三分量地震数据中横波直达波的初至；

数据矩阵构造模块，用于根据所述初至构造所述三维三分量地震数据在所述各个观测方位上的径向分量和切向分量的数据矩阵D_jl；

比值计算模块，用于获取所述数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵V_jl中的斜对角元素平方和及对角元素平方和的比值，所述旋转角度θ_j为地层中裂缝走向方位角度与所述径向分量指向的方位角度的夹角；

方角度确定模块，用于根据所述比值确定所观测地层中的裂缝走向的方角度。

本发明的装置，所述获取来自各个观测方位的三维三分量地震数据，具体包括：

对于α∈{α_j,j＝1,2,......,M}的每一个取值α_j，将可控震源放置在与井口O距离为x₀米方位角度为α_j处；将井下三分量检波器放置于与井口位置O的距离为z₀米的井下，并使所述井下三分量检波器的径向分量指向的方位角度与α_j保持一致，激发所述可控震源产生沿着α_j方位角度偏振的横波，并同时通过所述井下三分量检波器记录所述可控震源引发的井下三分量检波器所在位置G处的质点振动，当α取值为α＝α_j时，所述井下三分量检波器的径向分量、切向分量记录到的质点振动分别记为R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，其中，α为观测点方位角度，t_k为三分量检波器的第k个采样时间。

本发明的装置，所述计算三维三分量地震数据中横波直达波的初至，具体包括：

对于α＝α_j的每一个取值得到的所述井下三分量检波器的径向分量和切向分量R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，扫描计算{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中的最大值所对应的k的取值，则得到初至P_j＝kdt；在公式{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中，L的取值由可控震源激发的地震子波的延续时间t0决定，L＝t0/dt,L<N，其中，r_k为第k个采样点前后波场能量的比值，F_k为第k个采样点之后的波场能量,E_k为第k个采样点之前的波场能量，L为参加计算波场能量的采样点数。

本发明的装置，所述数据矩阵D_jl为：

其中，j＝1,2,...,M,l＝1,2,...,L。

本发明的装置，所述获取数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵V_jl中的斜对角元素平方和及对角元素平方和的比值，具体包括：

对于β∈{α_n},n＝1,2,......,M/2中的每一个取值β_n，计算{θ_j＝β_n-α_j},j＝1,2,...,M；

构造三角旋转矩阵

求数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵j＝1,2,...,M/2,l＝1,2,...,L，其中，旋转后的矩阵V_jl中的各个元素表示为

计算矩阵V_jl中的斜对角元素平方和与V_jl中的对角元素的平方和的比值

本发明的装置，所述根据比值确定所观测地层中的裂缝走向的方角度，具体包括：

比较E_n中各个值的大小，输出其中最小值处所对应的β_n，则所观测地层中的裂缝走向的方位角度表示为β_n。

本发明通过分析井下三分量检波器的水平分量所记录的地震波场数据矩阵结构实现了定量检测地层中裂缝走向的方位角度。本发明主要应用于地震勘探领域，为裂缝型油气藏勘探与开发提供地层裂缝走向的方位角度信息，有利于降低勘探开发的风险，也为提高油气藏开采效率提供了参考数据。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明实施例的检测地层裂缝走向方位角度的方法流程图；

图2为本发明实施例中地震横波穿过呈平行排列的垂直裂缝介质时发生横波分裂的示意图；

图3为本发明实施例中三分量检波器径向分量指向的方位角度α、裂缝走向β与θ的关系示意图；

图4为本发明实施例中三维三分量VSP地震观测示意图；

图5为本发明实施例中根据水平分量构造数据矩阵的示意图；

图6为本发明实施例中合成的三维三分量VSP分量(径向分量)纪录的地震波形示意图；

图7为本发明实施例中合成的三维三分量VSP分量(切向分量)纪录的地震波形示意图；

图8为本发明实施例中合成的三维三分量VSP分量(径向分量)纪录的直达横波的初至时间示意图；

图9为本发明实施例中合成的三维三分量VSP分量(切向分量)纪录的横波直达波的初至时间示意图；

图10为本发明实施例中数据矩阵在不同扫描角度下非对角元素与对角元素能量比值示意图。

图11为本发明实施例的检测地层裂缝走向方位角度的装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

由于当地层中发育有裂缝时，横波在地层中传播时将发生横波分裂现象，横波分裂导致井下三分量检波器水平分量接收到的横波初至波的能量与裂缝的走向方位角度有关，如图2所示，当由横波可控震源激发的入射横波S穿过裂缝发育的地层时，发生了横波分裂，入射横波S分解为快横波S₁和慢横波S₂，其中快横波S₁的偏振方向平行于裂缝走向，慢横波S₂的偏振方向垂直于裂缝走向。本发明实施例的核心思想是通过分析井下三分量检波器的水平分量所记录的地震波场数据矩阵结构可以定量检测地层中裂缝走向的方位角度。下面具体说明：

参考图1所示，本发明实施例的检测地层裂缝走向方位角度的方法包括以下步骤：

步骤S101，获取来自各个观测方位的三维三分量地震数据。具体的，

对于α∈{α_j,j＝1,2,......,M}的每一个取值α_j，将可控震源放置在与井口O距离为x₀米方位角度为α_j处；将井下三分量检波器放置于与井口位置O的距离为z₀米的井下，并使井下三分量检波器的径向分量指向的方位角度与α_j保持一致(参考图4所示)，激发可控震源产生沿着α_j方位角度偏振的横波，并同时通过井下三分量检波器记录可控震源引发的井下三分量检波器所在位置G处的质点振动，当α取值为α＝α_j时，井下三分量检波器的径向分量、切向分量记录到的质点振动分别记为R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，其中，α为观测点方位角度，t_k为三分量检波器的第k个采样时间。其中，记录的径向分量和切向分量分别如图6和图7所示。

为了便于分析地震勘探数据中横波分裂现象，我们将三分量检波器的径向方向记录的地震波场记为R(t)、切向分量记录的地震波场记为T(t)，三分量检波器的两个水平分量同时记录下了快横波S₁(t)和慢横波S₂(t)在观测点引起的质点振动，三分量检波器的两个水平分量R(t)与T(t)可以写成如下形式：

上式中，N_R(t)与N_T(t)分别表示三分量检波器的径向分量与切向分量记录的环境噪声，θ是地层中裂缝走向方位角度β与三分量检波器的径向分量指向的方位角度α的夹角，见图3中所示。

此外，在步骤S101之前，通常需根据所欲观测的井所在的现场地形，按照如下要求设计三维三分量VSP观测方案：参考图4所示，从井口所在位置O点指向可控震源(炮点)所在位置S点的观测方位角度取值α∈{α_j,j＝1,2,......,M}，α_j∈[0,360)，α的M个取值将圆周均匀分割为M等份，根据对观测精度的要求，M取值可从集合{6、8、10、12、18、24、36}中选取一个满足观测精度要求的数值；井下三分量检波器放置的位置G与井口位置O的距离为z₀米，z₀的取值应能够保证井下三分量检波器的正常工作和尽量接近要观测的地层；可控震源所在位置S与井口位置O之间的距离为x₀米，x₀的取值应满足当激发可控震源时，井中三分量检波器能够接收到较高信噪比的地震信号；设定井下三分量检波器的离散采样时间间隔为dt，离散采样点数N，dt与N的取值应能保证井下三分量检波器记录到完整的可控震源引发的G点处的质点振动。

步骤S102，计算三维三分量地震数据中横波直达波的初至。具体的，

对于α＝α_j的每一个取值得到的井下三分量检波器的径向分量和切向分量R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，扫描计算{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中的最大值所对应的k的取值，则得到初至P_j＝kdt；在公式{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中，L的取值由可控震源激发的地震子波的延续时间t0决定，L＝t0/dt,L<N，其中，r_k为第k个采样点前后波场能量的比值，F_k为第k个采样点之后的波场能量,E_k为第k个采样点之前的波场能量，L为参加计算波场能量的采样点数。

其中，横波直达波的径向分量和切向分量的初至的具体情况，可分别参见图8和图9所示。

步骤S103，根据初至构造三维三分量地震数据在各个观测方位上的径向分量和切向分量的数据矩阵。该数据矩阵表达式如下：

其中，j＝1,2,...,M,l＝1,2,...,L。至于该数据矩阵具体构造方法可参见图5所示。

步骤S104，获取数据矩阵旋转角度后的矩阵中的斜对角元素平方和及对角元素平方和的比值，旋转角度为地层中裂缝走向方位角度与径向分量指向的方位角度的夹角。具体的，对于β∈{α_n},n＝1,2,......,M/2中的每一个取值β_n，计算{θ_j＝β_n-α_j},j＝1,2,...,M；

构造三角旋转矩阵

求数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵j＝1,2,...,M/2,l＝1,2,...,L，其中，旋转后的矩阵V_jl中的各个元素表示为

计算矩阵V_jl中的斜对角元素平方和与V_jl中的对角元素的平方和的比值如图10所示，R、T分量构造的数据矩阵以不同角度旋转后的斜对角元素与对角元素的能量比值，该比值为最小时所对应的方位角度为地层的裂缝走向方位角度。

步骤S105，根据比值确定所观测地层中的裂缝走向的方角度。具体的，

比较E_n中各个值的大小，输出其中最小值处所对应的β_n，则所观测地层中的裂缝走向的方位角度定量地表示为β_n。

本发明实施例利用横波在裂缝发育地层中传播时发生横波分裂现象，会导致井下三分量检波器水平分量R、T上记录到的横波初至波具有随裂缝走向方位角度与观测方位角度变化的特征，通过分析水平分量R、T记录的地震波场的数据矩阵结构特征实现了定量检测地层裂缝的走向方位角度。

参考图11所示，与上述检测地层裂缝走向方位角度的方法对应，本发明实施例的检测地层裂缝走向方位角度的装置包括地震数据获取模块111、初至计算模块112、数据矩阵构造模块113、比值计算模块114和方角度确定模块115。其中：

地震数据获取模块111，用于获取来自各个观测方位的三维三分量地震数据。具体的，对于α∈{α_j,j＝1,2,......,M}的每一个取值α_j，将可控震源放置在与井口O距离为x₀米方位角度为α_j处；将井下三分量检波器放置于与井口位置O的距离为z₀米的井下，并使井下三分量检波器的径向分量指向的方位角度与α_j保持一致(参考图4所示)，激发可控震源产生沿着α_j方位角度偏振的横波，并同时通过井下三分量检波器记录可控震源引发的井下三分量检波器所在位置G处的质点振动，当α取值为α＝α_j时，井下三分量检波器的径向分量、切向分量记录到的质点振动分别记为R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，其中，α为观测点方位角度，t_k为三分量检波器的第k个采样时间。其中，记录的径向分量和切向分量分别如图6和图7所示。

初至计算模块112，用于计算所述三维三分量地震数据中横波直达波的初至。具体的，对于α＝α_j的每一个取值得到的井下三分量检波器的径向分量和切向分量R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，扫描计算{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中的最大值所对应的k的取值，则得到初至P_j＝kdt；在公式{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中，L的取值由可控震源激发的地震子波的延续时间t0决定，L＝t0/dt,L<N，其中，r_k为第k个采样点前后波场能量的比值，F_k为第k个采样点之后的波场能量,E_k为第k个采样点之前的波场能量，L为参加计算波场能量的采样点数。

其中，横波直达波的径向分量和切向分量的初至的具体情况，可分别参见图8和图9所示。

数据矩阵构造模块113，用于根据所述初至构造所述三维三分量地震数据在所述各个观测方位上的径向分量和切向分量的数据矩阵D_jl。该数据矩阵表达式如下：

其中，j＝1,2,...,M,l＝1,2,...,L。至于该数据矩阵具体构造方法可参见图5所示。

比值计算模块114，用于获取所述数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵V_jl中的斜对角元素平方和及对角元素平方和的比值，所述旋转角度θ_j为地层中裂缝走向方位角度与所述径向分量指向的方位角度的夹角。具体的，对于β∈{α_n},n＝1,2,......,M/2中的每一个取值β_n，计算{θ_j＝β_n-α_j},j＝1,2,...,M；

构造三角旋转矩阵

求数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵j＝1,2,...,M/2,l＝1,2,...,L，其中，旋转后的矩阵V_jl中的各个元素表示为

计算矩阵V_jl中的斜对角元素平方和与V_jl中的对角元素的平方和的比值如图10所示，R、T分量构造的数据矩阵以不同角度旋转后的斜对角元素与对角元素的能量比值，该比值为最小时所对应的方位角度为地层的裂缝走向方位角度。

方角度确定模块115，用于根据所述比值确定所观测地层中的裂缝走向的方角度。比较E_n中各个值的大小，输出其中最小值处所对应的β_n，则所观测地层中的裂缝走向的方位角度定量地表示为β_n。

本发明实施例利用横波在裂缝发育地层中传播时发生横波分裂现象，会导致井下三分量检波器水平分量R、T上记录到的横波初至波具有随裂缝走向方位角度与观测方位角度变化的特征，通过分析水平分量R、T记录的地震波场的数据矩阵结构特征实现了定量检测地层裂缝的走向方位角度。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块、单元和步骤可以通过硬件、软件或两者的结合来实现。至于是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种检测地层裂缝走向方位角度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取来自各个观测方位的三维三分量地震数据；

计算所述三维三分量地震数据中横波直达波的初至；

根据所述初至构造所述三维三分量地震数据在所述各个观测方位上的径向分量和切向分量的数据矩阵；

获取所述数据矩阵旋转角度后的矩阵中的斜对角元素平方和及对角元素平方和的比值，所述旋转角度为地层中裂缝走向方位角度与所述径向分量指向的方位角度的夹角；

根据所述比值确定所观测地层中的裂缝走向的方位角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取来自各个观测方位的三维三分量地震数据，具体包括：

对于α∈{α_j,j＝1,2,......,M}的每一个取值α_j，将可控震源放置在与井口O距离为x₀米方位角度为α_j处；将井下三分量检波器放置于与井口位置O的距离为z₀米的井下，并使所述井下三分量检波器的径向分量指向的方位角度与α_j保持一致，激发所述可控震源产生沿着α_j方位角度偏振的横波，并同时通过所述井下三分量检波器记录所述可控震源引发的井下三分量检波器所在位置G处的质点振动，当α取值为α＝α_j时，所述井下三分量检波器的径向分量、切向分量记录到的质点振动分别记为R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，其中，α为观测点方位角度，t_k为三分量检波器的第k个采样时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算三维三分量地震数据中横波直达波的初至，具体包括：

对于α＝α_j的每一个取值得到的所述井下三分量检波器的径向分量和切向分量R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，扫描计算{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中的最大值所对应的k的取值，则得到初至P_j＝kdt；在公式{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中，L的取值由可控震源激发的地震子波的延续时间t0决定，L＝t0/dt,L＜N，其中，r_k为第k个采样点前后波场能量的比值，F_k为第k个采样点之后的波场能量,E_k为第k个采样点之前的波场能量，L为参加计算波场能量的采样点数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述数据矩阵D_jl为：

其中，j＝1,2,...,M,l＝1,2,...,L。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵V_jl中的斜对角元素平方和及对角元素平方和的比值，具体包括：

对于β∈{α_n},n＝1,2,......,M/2中的每一个取值β_n，计算{θ_j＝β_n-α_j},j＝1,2,...,M；

构造三角旋转矩阵j＝1,2,...,M；

求数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵j＝1,2,...,M/2,l＝1,2,...,L，其中，旋转后的矩阵V_jl中的各个元素表示为

计算矩阵V_jl中的斜对角元素平方和与V_jl中的对角元素的平方和的比值n＝1,2,......,M/2。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据比值确定所观测地层中的裂缝走向的方位角度，具体包括：

比较E_n中各个值的大小，输出其中最小值处所对应的β_n，则所观测地层中的裂缝走向的方位角度定量地表示为β_n。

7.一种检测地层裂缝走向方位角度的装置，其特征在于，包括：

地震数据获取模块，用于获取来自各个观测方位的三维三分量地震数据；

初至计算模块，用于计算所述三维三分量地震数据中横波直达波的初至；

数据矩阵构造模块，用于根据所述初至构造所述三维三分量地震数据在所述各个观测方位上的径向分量和切向分量的数据矩阵D_jl；

比值计算模块，用于获取所述数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵V_jl中的斜对角元素平方和及对角元素平方和的比值，所述旋转角度θ_j为地层中裂缝走向方位角度与所述径向分量指向的方位角度的夹角；

方位角度确定模块，用于根据所述比值确定所观测地层中的裂缝走向的方位角度。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取来自各个观测方位的三维三分量地震数据，具体包括：

对于α∈{α_j,j＝1,2,......,M}的每一个取值α_j，将可控震源放置在与井口O距离为x₀米方位角度为α_j处；将井下三分量检波器放置于与井口位置O的距离为z₀米的井下，并使所述井下三分量检波器的径向分量指向的方位角度与α_j保持一致，激发所述可控震源产生沿着α_j方位角度偏振的横波，并同时通过所述井下三分量检波器记录所述可控震源引发的井下三分量检波器所在位置G处的质点振动，当α取值为α＝α_j时，所述井下三分量检波器的径向分量、切向分量记录到的质点振动分别记为R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，其中，α为观测点方位角度，t_k为三分量检波器的第k个采样时间。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算三维三分量地震数据中横波直达波的初至，具体包括：

对于α＝α_j的每一个取值得到的所述井下三分量检波器的径向分量和切向分量R_j(t_k),T_j(t_k),k＝1,2,......,N，扫描计算{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中的最大值所对应的k的取值，则得到初至P_j＝kdt；在公式{r_k＝F_k/E_k,k＝L+1,L+2,......,N-L}中，L的取值由可控震源激发的地震子波的延续时间t0决定，L＝t0/dt,L＜N，其中，r_k为第k个采样点前后波场能量的比值，F_k为第k个采样点之后的波场能量,E_k为第k个采样点之前的波场能量，L为参加计算波场能量的采样点数。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述数据矩阵D_jl为：

其中，j＝1,2,...,M,l＝1,2,...,L。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述获取数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵V_jl中的斜对角元素平方和及对角元素平方和的比值，具体包括：

对于β∈{α_n},n＝1,2,......,M/2中的每一个取值β_n，计算{θ_j＝β_n-α_j},j＝1,2,...,M；

构造三角旋转矩阵j＝1,2,...,M；

求数据矩阵D_jl旋转角度θ_j后的矩阵j＝1,2,...,M/2,l＝1,2,...,L，其中，旋转后的矩阵V_jl中的各个元素表示为

计算矩阵V_jl中的斜对角元素平方和与V_jl中的对角元素的平方和的比值n＝1,2,......,M/2。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述根据比值确定所观测地层中的裂缝走向的方位角度，具体包括：

比较E_n中各个值的大小，输出其中最小值处所对应的β_n，则所观测地层中的裂缝走向的方位角度表示为β_n。