四维地震监测技术是观测注入CO₂地下油藏的驱油效果、储层动态变化,监测注入到地下深部储层内部中CO₂扩散路径、证实CO₂地质封存安全性的最有效方法。利用四维多分量资料监测CO₂地质封存,是多分量地震技术应用范围的重要扩展。主要是通过对比两次转换波资料之间PS1、PS2旅行时与振幅差异,确定注入CO₂前后储层的应力状态、裂缝特征等变化,和与PP波结合从定量化的角度确定储层内部孔隙压力和CO₂饱和度变化。本文的研究重点是转换波四维地震资料的解释方法。要开展和做好转换波四维地震资料监测CO₂驱油与地质封存的工作,需要正确理解CO₂注入储层后的储层参数变化,模拟出弹性参数变化及转换波地震特征变化等。然后要对两次监测的转换波资料反复进行一致性处理,最终获得合理的转换波振幅差异信息。针对本文研究的加拿大Weyburn油田碳酸盐岩储层,需要考虑孔隙介质与裂隙介质两种观点和方法,进行四维转换波的分析。在孔隙介质模型理论基础上,本文基于岩石物理实验测试结果,开展了考虑CO₂注入前后不同阶段孔隙压力、流体饱和度和孔隙度变化的纵、横波速度预测研究,以井点转换波人工合成地震记录标定二次地震资料,来检验CO₂注入后横波速度预测的准确性;以此为基础构建孔隙介质转换波AVO正反演模型,研究四维PP-PS波信息反演储层孔隙压力和CO₂饱和度变化方法。同样,对于裂隙介质模型,开展相同的快慢横波速度预测,建立裂隙介质AVAZ正反演方法及储层参数预测与四维转换波各向异性理论解释方法。对于实际四维转换波地震资料,借鉴四维PP波地震资料处理解释手段,从观测系统校正、相位校正、时移校正和能量校正等多方面,构建的四维转换波叠后一致性处理技术。在获得较为合理的四维转换波差异振幅信息后,从孔隙介质和裂隙介质角度对四维转换波振幅差异进行解释,特别是在孔隙介质理论下,初步通过四维PP—PS波资料联合反演,获得储层孔隙压力和CO₂饱和度平面变化图。四维转换波定量解释面临的首要问题,是缺乏与二次监测地震匹配的二次测井资料,并且往往缺乏一次测井的横波测井信息,而准确的横波速度是四维转换波解释的前提。我们借助Digby方程建立了孔隙压力与干岩石体变模量和剪切模量之间的关系,通过利用已知纵波速度的约束,在岩石物理测试的基础上,进行了随CO₂注入压力变化条件下的横波速度曲线。针对裂隙介质模型,则以Thomsen弱各向异性理论为基础,进行随孔隙压力变化的快、慢横波速度曲线预测。对于二次时移测井信息的预测,本文考虑了储层经过注水、压裂等开发过程对储层孔隙度变化的影响,将CO₂注入储层对岩石骨架的溶解、细小颗粒对储层孔隙吼道的阻塞,以及储层孔隙压力变化造成的裂缝开启和闭合,归一至储层岩石有效孔隙度的变化,通过构建不同孔隙度的岩石骨架模型来模拟储层有效孔隙度的改变,再进行孔隙度变化条件下的流体替换模拟与弹性参数预测。在时移井曲线预测的基础上,通过构建四维转换波正演模型,理解CO₂注入过程中转换波响应的变化。在孔隙介质模型中,我们以Zoeppritz方程研究转换波反射系数随孔隙压力、CO₂饱和度及孔隙度的变化规律。并从反演角度,给出了四维PP-PS结合,分离孔隙压力与CO₂饱和度的方法。在裂隙介质模型中,以Ruger方位AVAZ公式计算PS1波和PS2波反射系数,综合分析储层各向异性参数、弹性参数和PS1波和PS2波反射系数受孔隙压力、CO₂饱和度和孔隙度的影响。为模拟研究区内储层垂向特征变化条件下的转换波特征,我们从井模型出发制作四维转换波人工合成地震记录,分析四维转换波振幅差异与孔隙压力、CO₂饱和度、孔隙度变化的联系。针对研究工区薄储层识别困难的问题,本文通过楔状模型,提出了四维转换波薄层解释方法。基于四维转换波楔状模型的研究结果显示,四维转换波的调谐厚度受孔隙压力影响明显,孔隙压力的增加会造成转换波调谐厚度的降低。在对Weyburn油田四维转换波叠偏资料的解释中,本文通过过多期次的相位校正和时移校正,并采用振幅剖面差异和剖面NRMS值双重约束的前提下,压制干扰信息。将储层附近因注入CO₂导致的四维转换波差异特征突出,获得一致性处理后的本地（Baseline）和监测（Monitor）转换波数据体,以及合理的储层四维转换波差异平面分布图。四维转换波实际地震资料研究结果表明,在Weyburn地区四维转换波旅行时差异不能用于四维转换波地震资料的解释。四维转换波振幅差异可以近似看成是储层孔隙压力的差异,四维转换波振幅差异与四维PP波振幅差异结合,可以大致确定储层平面上孔隙压力和CO₂饱和度的变化。从裂隙介质角度,四维转换波振幅差异可近似看成是孔隙压力和储层裂缝双重变化的结果,需要借助转换波叠前资料从多角度信息中分离出裂隙的变化,最终才能确定储层内部孔隙压力的改变。