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1、年月盖油地球奋理乡探第卷增刊非地表一致性静校正方法探讨李辉峰邹强成都理工大学信息工程学院摘要李辉峰,邹强非地表一致性份校正方法探讨石油地球物理勘探,增刊,目前,在生产中得到广 泛使用的静校正方法几乎都是墓于地表一致性假设的。地表一致性假设认为,低速带的速度远小于基岩速度,地震波在低速 带 内是垂直传播的,与各层 反射波入射到低速 带的方向无关,因此在同一道记录中所有 采样点的静校正值都是相同的。但在近地表 地质情况复杂的地区,由于墓岩 出露、地形 起伏大、低速带厚度和速度 变化很大等因素的影响,造 成 与地表一致性假设的条件存在较大差异,因此非地表一致性静校正量 与实际静校正量之差与基准面位置
2、、炮检距和地震波穿透深度有 关。主要表现为墓准面与炮点或检 波点的高差越大,则静校正量 与真实静校正量的差别就越大在近炮检距处,基准面校正与来 自某一深度地震波的实际校正量之差随炮检距不 同而变化较剧烈,但在远炮检距处这种 变化较小,不会 对成像造成影响。文中提 出了浮动墓准面法、分块静校正法,为开发非地表一致性静校正方法提供了借鉴。关健词静校正地表一致 性非地表一致性浮动墓准面己坦全 ,静校正 始终是 陆 上 地震勘 探中的 一个重要 问题,静校正的准确与否将直接影响地震资料处理的质量。在我国西部山区地形起 伏较大,地震勘探 中的静校正问题尤其突出,地 表一致性 假设和地 震勘探的水 平层状
3、模型假设 都 与实际 地质情况不符,主 要表现 在两个方面地表一致性 假设生产 中使用的静校正方法种类繁多,原理各异,都基于地表一致性假设。而实际地质情况与地表一致性假设相差 很大,有 的地方表层速度可能接近甚至大于下伏地层速度,有的地方基岩直接 出露地表,这 时来 自地下 不同深度的反射波在近地表层内的传播路径与垂直出射的假设差异较大,出射的角度 与反射层 的深度即旅 行时 间有关,从而 不满足地 表一 致性 假设基准面校正从目前所用 的基 准面校正方法来看,校正 量 只与低速带厚度、速度等因素有关,这样做的一个前提 就是假设地 层 大 致 呈水平 层状结构,但 在山区由于构造较复杂,近地表
4、地层可能是倾斜 的,地层倾 角可能会很大,在这 种情况 下再按 照通常办 法进,河南南阳河南石 油勘探局地 质调 查 处,本文于年月日收到。行基 准面校 正,就会产生很大的误差。上述两个方面的影响,将会导致 常规的静校正方 法在消 除低速带对地震波旅行 时的影 响时效果不好。本文将定量讨论常规静校正方法产生误差的原因及误差的大小,进而提出改进的方法。复杂地表条件下不满足地表一致性假设的因素地表一 致性假设 是目前静校正方法 的 出发点。如 图所示,地表一致性 假设认 为低速 带的速度远小于基岩速度,地震波在低速带 内是垂直传播的,与各层 反射波人射 到低速带的方向无关,因此在 同一道记录中所有
5、采样点的静校正值都是相 同的。地表一致性假设使静校正问题得到了大大 的简化,使静校正量的计算 变得非 常容 易。在大多数地区,这样的简化是合理的,它与实际情况的偏差不会太大,足以满足生产的需要。因此基于地表一致性假设的静校正方法得到了广 泛 的应用,成 为目前所有静校正处理系统的基础。但随着地震勘探转向一些地 表情况复杂的地区,地表一致性假设就变得不 尽第卷增刊李辉峰等非地表一致性 静校 正方法探讨墅竺尸高速顶、不厂反物反射。图地表一致性假设示意图合理,它与实际情况 的偏差较大。造成地表一致性假设不合理 的因素为由于低速带速度较高,造成在同一检波点上来自不 同反射层 的反射波有不同的静校正量,
6、即使同一反射层 的反射波 也会因为炮检距的不同而具 有不同的静校 正 量在沙漠和黄土源地区,潜水面深度 或者 低速带的厚度有时能达到几百米,造 成地震波在低速带 中的传播路径很长,即使两条人射角度相 差很 小的射线在经过长距离的传播后,其旅行时也会因为路径 的不同发生较大的偏差,在这种情况下,根据初至折 射 时间计算的静校 正 量用于反射波 的校正,就无 法完全 消 除低速带对反射波旅行时的影响在山区,基岩 常常出露,从而使近 地表地 层 速度很高,地震波到达检 波点 时 的传播方 向差异也会 较大 在某些 情 况下 甚 至会出现射线接近水平的现象,这与地表一致性假设不吻合。基岩出露的另一个影
7、 响 是使初至波 波型复 杂化,这 时检波器接收到 的初 至波有可能是 反射波地 形 的大 幅度起伏会使静校 正基 准面的选取成 为难点。在下 文的描述中,将根据地 表一致 性 假设进 行基准面校正得到的校正量称 为基 准面校正量,将根据非地表一致性假设 的模型 通过正演得到的校 正量称为理论校 正量。存在,来 自和的地震波受到了较大的影 响,不能准确地显示和的起伏情况。图为来 自和的地震波 时距曲线。图为炮点激发 时基准 面校正后的时距 曲线与理论 时距 曲线对比图,由图可见,由于基 准面校正并没有 能够 完全消除低速带和地形起伏对地震 波旅行时 的影 响,来自和的地震波旅行时仍然存在一些短
8、波长 的畸变。从总体上看,校正后的时距 曲线仍 与理论时距 曲线存在一些偏差,这 种偏差在和并 不相同,偏差的幅度在,更大一些,在要 小一些。随着炮检距的增 大,理论 时距 曲线 与基准面校正后 的时距 曲线 之差也逐步增大,这与前文 的认识一致。曰沪户。林 丁不你长一印图地形起伏、基岩 出露的复杂模型模型宽 为,检波 点间距 为。工一,。,一,、为炮点位置,和为 两 个速度 分界 面静校正的基准面为海拔高程二的水平基 准面 翻翻睽睽亡八刁复杂模型的静校正误差分析图所示为一地形起 伏的模型。模型中地面高程从左到右逐步增 加,最大 高差 约 为,近地表处有四个地段速度较低,有些 地段基岩出露地
9、表,各层 的速度如图中所示。静校 正 的基准面为海拔高程二的水平基准面。在模型较深处有两个速度界面,分别标记为,和,炮点所处位置下方为一低速带。图为炮 点激 发时反射 波和折射波的 正演射线路径图,由图可见,由于低速带和地形起伏的图图模型中炮点激 发时的 正演射线路径肠图图模型中炮点激发时来自,和的地震波时距曲线石油地 球 物理勘 探年李月之之一、少,图图模型中炮点激发时基准面校正后的时距 曲线与理论时距曲线 对比图实线为炮 点激发 的地震波进行基准面校正后 的旅行时时距曲线,虚线为 理论时距 曲线,点划线 为炮点所在位置,下同图显示了炮 点激 发时 基准面校正量与理论 校正量之差,由图中可见
10、,由于低速带校正不 准确,使得基准面 校正 后的静校 正量 中仍 存在短波长分量,这会降低叠加剖面的成像效果。由图中可知,各道 的理论静校正量之差并不为常数,来 自不同速度界面 的地震波在同一检波点上静校正量的差值是不同的,来 自同一速度界面的地震波在不同检波点上 的静校正量之差 也是不同的。不同炮点 中各道静校正量的 差值 与低 速 带 结构有一定关系,随着 速度变化,静校正量差值也有变化,变化规律与速度界面的起 伏也存在一定程度上的相关性。随着速度界面的深度加大,静校正 量 差值也越 来越 接近地表一致性假设条件下的炮点基准面静校正量之差。量接近实际情况,也不失 为有效的解决办法。浮动墓准
11、面在静校正中使用的基 准面通常都是一个水平的基 准面,这样做是希望 在静校正后,炮点和检波点都被 校正到 同一个水平面上,叠加后的同相轴的形态能够较接近地下界 面 的真实形态。地表一致性静校 正量与真实 的静校正量的偏差与基 准面的位置有关,即基 准面与炮点或检波点的高差越大,则该点处的静校正量与真实静校正量的差别就越大。在山区,地形 的起伏很 大,甚至在同一条测线的同一炮集 内,地 形 的起伏可能达到几 百米至上千米,不论水平基准面选在何处,它与炮点或检波点均存在较大高差,地表一致性假设造成的静校正误差就很难消除。因此使用一个随地形起伏的弯曲基准面能够使这种状况得到一定程度 的改善,这个起
12、伏的基 准面叫做浮动基准面 。浮动基准面 通常情况下都取地形的平滑线,平滑半径是道集 内最大炮检距 的一半。通过使用浮动基准面,可使基 准 面离地面点较近,能够在一定程度上减少 由于地表一致性假设带来的误差。图中所示测线高差约为。若使用水平基准面,基准面与地面点的最大高差将不会小于,平均高差不会小于。使用浮动基准面后,基准面与地面点的最大高差降到了,平均高差降到小于。门引州母护、 、,。曰,、 二,。,。口、一卜图图模型中炮点激发时基准面校正量与理论校正量之 差以城】以犯图浮动基准面示意图实线为地形线,虚线为浮动基 准面非地表一致性静校正方法探讨地表一致性静校正方法虽然与实际情况有出人,但它还
13、是对实际静校正量的一种近似,因此在非地表一致性静校正方法还不太成熟的情况下,对地表一致性静校正方法进行一些改进,选择合理的计算方案,尽量减小地表一致性假设带来的误差,使静校正量尽在实际应 用中,先根据地形 的起伏状况选择一个浮动基准面,并将炮点和检波点校正到这个浮动基 准面上。由于浮动基准面本身较为光滑,因此能够消除短波长静校正分量的影响,使同相轴能够聚焦,且不会对速度分析造成太大的影响。叠加后,再从叠加剖面上消去 由浮动基准面起伏带来的长波长静校正分量,从而使同相轴的形态接近实际情况。即先通第卷增刊李 辉 峰等 非地表一致性静校 正方法探讨过浮动基 准面进行短波长静校正,再 在叠 后资料上进
14、行长波长静校正川。这种方法对地表 一致性静校正误差 的控制表现在两个方面一是 减 小基准面与地面点的高差 二是可在叠 后资料上进 行长波长静校正。叠后的资料可以看作是 自激自收道集,由于炮检距 越 小 基准 面 校正量 与 实际校正量的偏差就越小,因此在零偏移距道集上,基 准面校正量 可以用来近似替代实际的静校正 量。这种两步法的静校正方法方便地消除了由于地 表一致性静校 正假设所引起的静校正误 差,且 实 现 简单,在生产中得 到了广泛应用。在静 校正中使用 浮动基 准面,成功 的关键 在于将炮点和检波点校正到 浮动基 准面 上 时,能够 消 除短波长静校正分量的影响,从而使道 集 内的反射
15、波 时距 曲线 能够 接近双曲线形 态闹,并且剩余静校正量只是长波长分量。叠前短波长静校正分量能够改善速度谱中能量团的 聚焦质 量,使速度 分 析和 叠加 能够顺利进 行,而叠后长波长静 校正分 量恢复了同相轴 的形态,从而将 观测面校正到了预想 的平面川。通过将二者分离,避开了短 波长静校正分量和长波长静校正分量相互干扰的问题。这种方法的主要问题 在于受 到基 准面选 择的影 响较大,但 在实际工作 中的实现较容易。分块静校正由前文 的讨论可知,在近炮 检距处,基准面校正量与来 自某一深度地震波的实际校正 量之差随炮检距 不同而变化 较剧 烈,但 在远 炮 检距 处这 种变化较小,不会对成像
16、造成影 响。因此可以考虑对不同的炮检距记 录使用不同的炮点静校正 量和检波点静校正量,从而从整体上减小因地表一致性 假设带来的误差闭。这种做法需要从野外观测 系统设计开始就考虑静校正问题,要根据前期 的地质调查资料大致确定反射和折射界面的深度及上、下地层 速度关系,并 由此估计实际静校 正量 与基准面校正量差值的变化规律,确定差值 变化 较平 缓的最 小炮 检距作为一个临界炮检距。在观测 系统 的设计上,尽量选择炮检距 在这个 临界 炮 检 距 之 外,以提高成 像 质 量 ,可保证在叠后资料中反射 同相轴与实际同相轴的时间差接近一个 常量,这个常量可由地质调查 资料进行估算,并从叠后资料 中消除。另外,由于利用折 射初至波的静 校正方 法得 到的静校正量 通常更接近浅部的静校正量,而直接利用基准 面校正方法得到的静校 正量更接近于深部的静校正量,如果针对不同时间深度的地震 波用不同的方法进行静 校正,就能使校正 后的结果 更 接近于实际情况。非地表一致性静校正方法模型试验图所示为地区的山地地质结构模型,模型中地表起伏为实际地形,高
