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1、第三节第三节 动校正与静校正动校正与静校正思考题思考题1.为何要做动、静校正？为何要做动、静校正？2.什么是动校正、野外一次静校正？什么是剩余什么是动校正、野外一次静校正？什么是剩余静校正？静校正？主要内容主要内容l动校正概念动校正概念l动校正量的计算动校正量的计算l动校正的实现动校正的实现l静校正静校正l折射波静校正折射波静校正l静校正的实现静校正的实现一、动校正概念一、动校正概念动校正前后反射时距曲线动校正前后反射时距曲线当地面水平，反射界面为平面，界面内介质均匀当地面水平，反射界面为平面，界面内介质均匀的情况下，反射时距曲线为一条双曲线，下图的情况下，反射时距曲线为一条双曲线，下图(a)
2、所示，所示，它不能直接反映地下界面的起伏情况，只有在激发点它不能直接反映地下界面的起伏情况，只有在激发点处接收的处接收的t0时间，才能直观地反映界面的时间，才能直观地反映界面的真深度真深度。t0t0一一般般说说来来，动动校校正正处处理理是是针针对对共共中中心心点点道道集集的的。动动校校正正的的实实现现分分两两步步进进行行：一一是是计计算算动动校校正正量；二是实现动校正。量；二是实现动校正。其它各点接收到的反射波旅行时间，除了与界面其它各点接收到的反射波旅行时间，除了与界面真深度有关外，还包括由炮检距不同引起的真深度有关外，还包括由炮检距不同引起的正常时差正常时差。如能去掉正常时差，则每个接收点
3、就好象是自激自收如能去掉正常时差，则每个接收点就好象是自激自收点了。时距曲线可变成处处都是点了。时距曲线可变成处处都是t0的直线，即与界面的直线，即与界面产状完全一致了，见图产状完全一致了，见图(b)。所以，动校正定义为：所以，动校正定义为：把炮检距不同的各道上把炮检距不同的各道上来自同一界面、同一点的反射波到达时间，校正为共来自同一界面、同一点的反射波到达时间，校正为共中心点处的回声时间。中心点处的回声时间。即正常时差校正。目的是实现即正常时差校正。目的是实现同相叠加同相叠加。 我们在前面提出过，采用自激自收观测，可以得我们在前面提出过，采用自激自收观测，可以得到在每一观测点处界面的到在每一
4、观测点处界面的t0时间，可以得到形象地反时间，可以得到形象地反映界面的形态的地震记录。但是从实际生产的可能性映界面的形态的地震记录。但是从实际生产的可能性来考虑，又必须采用一点激发，多道接收，这样做就来考虑，又必须采用一点激发，多道接收，这样做就出现了两个问题：出现了两个问题：1、正常时差概念的引入、正常时差概念的引入在在O点激发，点激发，S点接收，记录下点接收，记录下来的反射波并不是来自来的反射波并不是来自O点正下点正下方，也不是来自方，也不是来自S点正下方。在点正下方。在界面水平的情况下，该反射来自界面水平的情况下，该反射来自OS/2处处M点的正下方。点的正下方。二、动校正量的计算二、动校
5、正量的计算若按上述条件在若按上述条件在O点激发，点激发，S点接收，当然仍可接收到来自点接收，当然仍可接收到来自R点点的反射，但反射时间：的反射，但反射时间：tORS比比t0M大，大，这种差别是因为在这种差别是因为在S点观测时，炮检距不为点观测时，炮检距不为0的原故。的原故。在在M点自激自点自激自收，收，R点的反射点的反射时间为：时间为：2、正常时差的定义、正常时差的定义界面水平情况下，对界面上某点以炮界面水平情况下，对界面上某点以炮检距检距x进行观测得到的反射波旅行时同以进行观测得到的反射波旅行时同以零炮检距零炮检距(自激自收自激自收)进行观测得到的反射进行观测得到的反射波旅行时之差，这纯粹是
6、因为炮检距不为波旅行时之差，这纯粹是因为炮检距不为零引起的时差。零引起的时差。3、正常时差的定量计算、正常时差的定量计算根据正常时差的定义，可以得出水平界面情况下正根据正常时差的定义，可以得出水平界面情况下正常时差常时差t的精确表达式是：的精确表达式是：这个精确公式有时讨论问题不够直观。在一定的条件下，这个精确公式有时讨论问题不够直观。在一定的条件下，用二项式展开可得简单的近似公式，以后讨论某些问题用二项式展开可得简单的近似公式，以后讨论某些问题时经常用到。时经常用到。动校正动校正在水平界面的情况下，在水平界面的情况下，从观测到的波的旅行时从观测到的波的旅行时中减去正常时差中减去正常时差t，得
7、，得x2处的处的t0时间，这一过时间，这一过程叫做正常时差校正或程叫做正常时差校正或称为动校正（称为动校正（NMO）。）。经过动校正后，反射波经过动校正后，反射波同相轴一般就能形象地同相轴一般就能形象地反映界面的形态了。反映界面的形态了。未动校正未动校正动校正后动校正后界面倾斜情况下的动校正界面倾斜情况下的动校正:从理论上讲，水平界面情况下，已知一个界面的从理论上讲，水平界面情况下，已知一个界面的反射波同相轴的反射波同相轴的t0，用某种方法得到介质的波速资料，用某种方法得到介质的波速资料，根据各道的炮检距，利用水平界面计算正常时差的公根据各道的炮检距，利用水平界面计算正常时差的公式，就可以进行
8、动校正，把共炮点记录变换成自激自式，就可以进行动校正，把共炮点记录变换成自激自收的记录，得到形象反映界面形态的同相轴。收的记录，得到形象反映界面形态的同相轴。那么，界面倾斜的情况下又如何呢那么，界面倾斜的情况下又如何呢?这时怎样做这时怎样做动校正动校正?会出现什么问题会出现什么问题?首先，首先，S点接收到的反射点接收到的反射经动校正后应算哪一点经动校正后应算哪一点?这时从这时从x2处的处的M点向点向界面作垂线与界面交于界面作垂线与界面交于R，而真正反射点在，而真正反射点在R，这两者是有偏移的，这两者是有偏移的（见右图）。（见右图）。但当但当不大，界面较深，不大，界面较深，x较小时，较小时，RR
9、很小，生产中近似地认为很小，生产中近似地认为R与与R相差很小，相差很小，可忽略。若倾角较大，此问题就不能忽略。可忽略。若倾角较大，此问题就不能忽略。其次，怎样计算动校正量呢其次，怎样计算动校正量呢?最精确的办法应当是：最精确的办法应当是：动校正量等于波的实际传播时间减去炮检中心点动校正量等于波的实际传播时间减去炮检中心点M处的自激自收时间。即处的自激自收时间。即这样，动校正后就把这样，动校正后就把t变换成变换成t0M了。具体地说，精确了。具体地说，精确的动校正量是：的动校正量是：式中式中h是激发点是激发点O处界面的法线深度；处界面的法线深度；t0M=2hM/V,hM是是炮检中点炮检中点M处界面
10、的法线深度。但是，因为处界面的法线深度。但是，因为和和hM都未都未知，无法用上式精确地计算倾斜界面的动校正量。知，无法用上式精确地计算倾斜界面的动校正量。实实际的做法是用水平界面的公式近似计算倾斜界面的动际的做法是用水平界面的公式近似计算倾斜界面的动校正量。校正量。即即反射波时距曲线各记录道的动校正量约为反射波时距曲线各记录道的动校正量约为改写成各样点的动校正量的计算公式为：改写成各样点的动校正量的计算公式为：式中：式中：M道集内总道数；道集内总道数；N每道的总样点每道的总样点数。数。Vt0jt0j时刻的叠加速度。时刻的叠加速度。 对任一道来说，深、浅层反射波对任一道来说，深、浅层反射波 和和
11、 不同，动校正量不同，即动校正量随时间而不同，动校正量不同，即动校正量随时间而变，这就是动校正中所谓变，这就是动校正中所谓“动动”的含义。的含义。显然显然 既是既是 的函数，又是的函数，又是 的函数。的函数。三、动校正的实现三、动校正的实现1 1、计算动校正量、计算动校正量2 2、从从 对对应应的的存存储储单单元元搬搬到到与与 对对应应的的存存储储单单元元中中。这这样样就就实实现现了了某某道道对对应应时时刻刻 的的动动校校正。正。显然，实现动校正，要进行显然，实现动校正，要进行两个循环：两个循环：先先 循环；后循环；后 循环。循环。动校正的波形畸变：动校正的波形畸变：由于：由于：深层速度浅层速
12、度深层速度浅层速度 则：则： t深深t浅浅 所所以以，动动校校正正总总是是将将反反射射波波波波形形拉拉伸伸。从从而而使使反反射射波波视视周周期期增增大大、视视频频率率降降低低。这这种种情情况况称称为为动动校校正的正的波形拉伸畸变波形拉伸畸变（或波形畸变）。（或波形畸变）。A(t)某记录道动校正前的记录，某记录道动校正前的记录，A(t)动校正后的动校正后的记录。记录。显然，波间隔：显然，波间隔：t1t2to1to2如图所示：如图所示：浅层波组浅层波组拉伸严重拉伸严重 因此，在动因此，在动校正后应进行浅校正后应进行浅层切除，将波形层切除，将波形畸变严重部分充畸变严重部分充零，以免这些波零，以免这些
13、波形参与叠加，影形参与叠加，影响时间剖面的质响时间剖面的质量。量。 对浅层畸变大的波形切除示意图对浅层畸变大的波形切除示意图 在浅震勘探中，由动校正引起的波形拉伸畸变在浅震勘探中，由动校正引起的波形拉伸畸变较严重，尤其在大炮检距的接收点上。较严重，尤其在大炮检距的接收点上。l随随着着勘勘探探工工作作的的深深入入和和勘勘探探地地区区的的复复杂杂化化，静静校校正正问问题题越越来来越越突突出出，甚甚至至严严重重困困扰扰着着地地震震勘勘探探工工作的开展。作的开展。四、静校正四、静校正几何地震学理论前提：几何地震学理论前提：以地面为水平面、近地表介质均匀。以地面为水平面、近地表介质均匀。实际情况：实际情
14、况：地形起伏不平、地表介质不均，速度地形起伏不平、地表介质不均，速度变化大，震源深度不一。变化大，震源深度不一。地震资料处理技术要求：地震资料处理技术要求：地形水平，炮点、接收地形水平，炮点、接收点在同一水平面上，低速带均匀。点在同一水平面上，低速带均匀。l尤其我国西北地区，地表条件比较复杂，静校正尤其我国西北地区，地表条件比较复杂，静校正问题更为严重。目前地震勘探的重点主要在我国的问题更为严重。目前地震勘探的重点主要在我国的西部，在这些地区，静校正问题严重制约着地震勘西部，在这些地区，静校正问题严重制约着地震勘探的效果，解决好静校正问题具有重要的理论意义探的效果，解决好静校正问题具有重要的理
15、论意义和实际意义。和实际意义。l在推导在推导反射波时距曲线方程反射波时距曲线方程时，假设时，假设观测面观测面是一个是一个水平面水平面，地下传播介质是，地下传播介质是均匀均匀的。但实际情况并非的。但实际情况并非如此，观测面不是一个水平面，通常是起伏不平的，如此，观测面不是一个水平面，通常是起伏不平的，地下传播介质通常也不是均匀的，其表层还存在着地下传播介质通常也不是均匀的，其表层还存在着低降速带的横向变化低降速带的横向变化。因此野外观测得到的反射波。因此野外观测得到的反射波到达时间，不满到达时间，不满足足双双曲线方程曲线方程，而是一条，而是一条畸变了的畸变了的双曲线双曲线。l静校正静校正就是就是
16、研究由于地形起伏、地表低降速带横向研究由于地形起伏、地表低降速带横向变化对地震波传播时间的影响，并进行变化对地震波传播时间的影响，并进行校正。校正。l著名著名地球物理学家地球物理学家迪克斯迪克斯教授生前曾说，解决好静教授生前曾说，解决好静校正就等于解决了地震勘探中几乎一半的问题。可校正就等于解决了地震勘探中几乎一半的问题。可见静校正工作的重要性见静校正工作的重要性。具体来讲，主要反映在如下几个方面：具体来讲，主要反映在如下几个方面： 静校正问题严重影响着剖面的静校正问题严重影响着剖面的成像质量成像质量。静校正问题也会影响到资料的静校正问题也会影响到资料的分辨率分辨率。静校正还会影响到静校正还会
17、影响到构造的准确性构造的准确性。静校正工作复杂，需要长期研究。静校正工作复杂，需要长期研究。塔里木盆地库车山地塔里木盆地库车山地1 、基准面静校正基准面静校正l基准面静校正基准面静校正也也称称野野外静校正外静校正，基本思想是人为，基本思想是人为选定一个选定一个静校正基准面静校正基准面，一般在地表与低速带底，一般在地表与低速带底界面的中部。将所有界面的中部。将所有炮点炮点和和检波点检波点都校正到该基都校正到该基准面上，准面上，用低速带层以下的速度代替低速带的速用低速带层以下的速度代替低速带的速度度，其目的是将由于，其目的是将由于地形地形、低速带低速带和和爆炸深度爆炸深度等等因素对地震波传播时间的
18、影响加以消除，校正到因素对地震波传播时间的影响加以消除，校正到一个统一的基准面上，从而一个统一的基准面上，从而去掉表层因素的影响去掉表层因素的影响，以满足地表水平、表层介质均匀的假设条件以满足地表水平、表层介质均匀的假设条件。l通通常包常包括括井深校正、地形校正、低速带校正井深校正、地形校正、低速带校正。l这种校正不随时间而变，只与炮点和检波点的位这种校正不随时间而变，只与炮点和检波点的位置有关，因此也称之为置有关，因此也称之为静校静校正正。(1)井深校正井深校正l井深校正是将井深校正是将激发源激发源O的位置的位置由井底校正到地面由井底校正到地面Ojl其方法有二其方法有二:在井口埋置一井口检波
19、器，记录在井口埋置一井口检波器，记录直达波直达波由由O传至地传至地面面Oj的的时间时间j，即井深校正值，又称为井口时间。，即井深校正值，又称为井口时间。用已知的表层参数及井深数据，按下式计算井深校用已知的表层参数及井深数据，按下式计算井深校正量正量式中式中v0是低速带波速，是低速带波速，h是炸药埋置探度。是炸药埋置探度。因为井深校正总是向时间增大的方向校正（因为井深校正总是向时间增大的方向校正（所有的校正都是减去所有的校正都是减去校正量校正量），故此式前面取负号。），故此式前面取负号。(2)(2)地形校正地形校正 l地形校正地形校正是将测线上位于不同地形处的是将测线上位于不同地形处的炮点炮点和
20、和检波点检波点校正到基准面上校正到基准面上。炮点和检波点地形校。炮点和检波点地形校正量分别为正量分别为:l此道此道（第第j炮第炮第i道道）总的地形校正量为总的地形校正量为:l地形校正量地形校正量有正有负有正有负，通过，通过h0,hs的正负体现出的正负体现出来。通常规定当测点来。通常规定当测点高于基准面高于基准面时时为正为正，低于低于基基准准面面时时为负为负。hs接收点到基准面的垂直距离。接收点到基准面的垂直距离。1.基准面；基准面；2.地形线地形线3.基岩顶面基岩顶面4.反射界面反射界面O炮点炮点Sj接收点接收点l 野外野外( (一次一次) )静校正量计算示意图静校正量计算示意图(3)(3)低
21、速带校正低速带校正 l将将基准面下基准面下的的低速层速度低速层速度用用基岩速度代替基岩速度代替，消除由，消除由于低速带的存在使地震波传播时间延迟的影响。于低速带的存在使地震波传播时间延迟的影响。地表高程地表高程高速层顶高速层顶界面界面风风风风化化化化层层层层在炮点处的校正量为：在炮点处的校正量为：在检波点处的校正量为：在检波点处的校正量为：故此道故此道(第第j 炮第炮第i道道)总的低速带校正量为：总的低速带校正量为：因因为为基基岩岩速速度度总总大大于于低低速速带带速速度度，故故低低速速带带校校正正量量总总为为正正。那么，那么，接收点接收点S总的静校正量为：总的静校正量为：如果在地面激发，则：如
22、果在地面激发，则：用用计计算算机机进进行行处处理理时时，只只需需将将各各炮炮点点和和检检波波点点的的高高程程、低低速速带带厚厚度度、速速度度等等资资料料送送入入处处理理程程序序，程序按公式自动算出相应的静校正量。程序按公式自动算出相应的静校正量。2、折射波静校正、折射波静校正l基准面静校正基准面静校正需要需要风化层速度风化层速度和和厚度厚度的信息。的信息。l但是，但是，野外测量工作野外测量工作有时有时不能准确不能准确地地提供这些信息提供这些信息，由于风化层的速度低于下伏地层的速度，因此地震由于风化层的速度低于下伏地层的速度，因此地震记录上能够记录到来自风化层底界的折射波。记录上能够记录到来自风
23、化层底界的折射波。l一般情况下，折射波先于地下反射波到达地表，我一般情况下，折射波先于地下反射波到达地表，我们能够比较容易地从地震记录中识别折射波，进而们能够比较容易地从地震记录中识别折射波，进而拾取到折射波的拾取到折射波的初至时间初至时间。l而而折射波折射波初至时间中初至时间中包含风化层厚度包含风化层厚度和和速度速度的信息，的信息，利用这些信息进行静校正，通常称之为利用这些信息进行静校正，通常称之为折射波静校折射波静校正正。五、五、 静校正的实现静校正的实现l由于由于静校正值有正有负静校正值有正有负，校正时则使记录道样值可，校正时则使记录道样值可能向前能向前(向小时间方向向小时间方向)或向后
24、或向后(向大时间方向向大时间方向)在计在计算机内存中搬家。算机内存中搬家。l如果记录校正值为如果记录校正值为+4个采样间隔，则该道记录全部个采样间隔，则该道记录全部样值要向前般动四个单元，搬动时要从小时间的样样值要向前般动四个单元，搬动时要从小时间的样值开始并依次搬，记录道最前面的四个样值校正后值开始并依次搬，记录道最前面的四个样值校正后被冲掉，结果第一个样值就是原记录道上的第五个被冲掉，结果第一个样值就是原记录道上的第五个样值，然后把尾部的四个单元冲零。样值，然后把尾部的四个单元冲零。l当静校正值是当静校正值是-4个采样间隔时，则该记录道的全部个采样间隔时，则该记录道的全部样值要依次向后搬动
25、四个单元，开始搬时将倒数第样值要依次向后搬动四个单元，开始搬时将倒数第五个样值搬到最后，并倒序依次向后搬，结果原记五个样值搬到最后，并倒序依次向后搬，结果原记录上的最后四个样值冲掉，把最前面的四个单元冲录上的最后四个样值冲掉，把最前面的四个单元冲零。零。l对于对于不满一个采样间隔的校正量不满一个采样间隔的校正量则由则由插值滤波实现插值滤波实现校正校正。l由于对于同一道地震记录，静校正值相同，这便是由于对于同一道地震记录，静校正值相同，这便是静校正中静校正中静静的含义。的含义。l由于技术上的原因或某些人为因素，例如由于技术上的原因或某些人为因素，例如低速带速低速带速度度及及厚度厚度难以测准难以测
26、准，使得野外实测资料往往不很准，使得野外实测资料往往不很准确，故进行了野外静校正后仍确，故进行了野外静校正后仍残存着剩余静校正量。残存着剩余静校正量。l提取剩余静校正量并加以校正提取剩余静校正量并加以校正叫叫剩余静校正剩余静校正。剩余静校正：剩余静校正：野外一次静校正是否精确主要取决于：野外一次静校正是否精确主要取决于：低速带低速带资料的精度。资料的精度。剩余静校正量不能由野外实测资料求得，剩余静校正量不能由野外实测资料求得，只能直接利用地震记录提取。实际工作中只能直接利用地震记录提取。实际工作中常用统计方法自动计算剩余静校正量。常用统计方法自动计算剩余静校正量。l剩余静校正假设剩余静校正假设
27、波在低速带内垂直于地面传播波在低速带内垂直于地面传播，即同一炮点或，即同一炮点或同一接收点的剩余静校正量相同。同一接收点的剩余静校正量相同。各炮点（或接收点）由于地形起伏及低速带变各炮点（或接收点）由于地形起伏及低速带变化引起的化引起的剩余静校正量是随机的剩余静校正量是随机的，其，其均值为均值为0，即在一个排列的长度上，有的炮点（或接收点）即在一个排列的长度上，有的炮点（或接收点）的剩余静校正量为正，有的为负，其均值为的剩余静校正量为正，有的为负，其均值为0。静校正随机分布示意图静校正随机分布示意图假假设设在在一一个个排排列列上上，一一点点激激发发，24道道接接收收。O1炮炮第第一道一道S1的
28、静校正量为的静校正量为以共炮点道集为例，简介其校正法。以共炮点道集为例，简介其校正法。如图所示：如图所示： 接接收收点点S S1 1的的总总静静校校正正量量， 表表示示炮炮点点的的校校正正量量， 表表示示S S1 1点的检波点校正量。同理，可写出同一炮其它接收道的静校正量为点的检波点校正量。同理，可写出同一炮其它接收道的静校正量为式中：式中： 等式左边：各接收道剩余静校正量的平均值；等式左边：各接收道剩余静校正量的平均值；等式右边：第一项，炮点剩余静校正量；第二项，等式右边：第一项，炮点剩余静校正量；第二项，平均值趋于零，对不同点剩余静校正量是随机的。平均值趋于零，对不同点剩余静校正量是随机的
29、。同理，可得测线上所有炮点的剩余静校正同理，可得测线上所有炮点的剩余静校正量。用类似方法可求出各检波点的剩余静校正量。用类似方法可求出各检波点的剩余静校正量。量。将以上将以上24道的总静校正量相加再平均，可得：道的总静校正量相加再平均，可得：山地测线原始单炮记录山地测线原始单炮记录初至同相初至同相轴扭曲畸轴扭曲畸变变反射波同反射波同相轴不清相轴不清初至同相初至同相轴扭曲畸轴扭曲畸变变反射波同反射波同相轴不清相轴不清山地测线静校正后单炮记录山地测线静校正后单炮记录初至同相初至同相轴平滑轴平滑反射波同相反射波同相轴清晰可靠轴清晰可靠初至同相初至同相轴平滑轴平滑反射波同反射波同相轴清晰相轴清晰可靠可靠野外静校正后叠加野外静校正后叠加野外静校正折射波静校正后叠加野外静校正折射波静校正后叠加野外静校正折射波静校正剩余静校正后叠加野外静校正折射波静校正剩余静校正后叠加未做野外静校正的叠加剖面未做野外静校正的叠加剖面野外静校正后叠加剖面野外静校正后叠加剖面一次剩余静校正后叠加剖面一次剩余静校正后叠加剖面二次剩余静校正后叠加剖面二次剩余静校正后叠加剖面地表一致性剩余静校正后叠加剖面地表一致性剩余静校正后叠加剖面
