层析反演静校正技术及其应用_图文

1、层析反演静校正技术及其应用罗有春,雷宛,王怀坤,周文峰,邹俊(成都理工大学,四川成都610059摘要:近年来,静校正技术在复杂地区地震数据处理中起着举足轻重的作用。回折波走时层析反演是一个全三维反演方法,它是用回折波或连续折射直达波通过高精度的交互反演近地表介质速度变化,进而计算静校正量的过程,它适用任意观测系统的二维或三维地震资料。将此方法应用在某地资料处理中,提高处理剖面质量,尤其在解决长波长静校正方面,取得了明显效果,与其它同类静校正技术相比有独到之处。关键词:初至波;回折波;表层速度模型;层析反演静校正在沙漠、戈壁、黄土塬、山地等地震勘探复杂地区,静校正和信噪比是影响地震资料处理质量的

2、重要因素,静校正问题严重影响了地震资料叠加成像的质量。在这些复杂地区地形起伏比较大,表层岩性变化非常剧烈,低降速带厚度变化大,激发接收条件复杂等引起的近地表条件纵横向变化剧烈。存在严重的长波长和短波长静校正问题。如果解决不好,将会影响叠加偏移剖面的构造形态,导致错误的解释结果,也将降低叠加偏移剖面的信噪比,影响储层解释和储层研究。通常短波长静校正量的变化会引起反射同相轴错位,叠加后不能很好的聚焦;长波长静校正量的变化会造成地震剖面上的虚假构造。静校正解欠佳,不仅影响后续各阶段的处理质量,也会导致欠优化或完全错误的虚假构造。对复杂地区的地震资料处理,静校正是关键技术之一,能否解决静校正问题已成为

3、衡量资料处理技术水平高低的重要标准。因此,复杂地区地震资料处理过程中选择合理、适用的静校正方法越来越重要。本项目研究是利用基于回折波的层析反演静校正方法,力图解决复杂地区的长波长静校正问题。利用拾取的初至波通过高精度的层析反演方法反演复杂近地表速度结构,获得高精度的静校正值,进一步提高地震资料品质,为识别和研究低幅构造奠定良好的基础。与现有的延迟时方法相比,层析方法提供了一种不同于折射模型的静校正计算方法。常规的折射波静校正将折射初至信息分解到炮点和检波点的延迟时间和折射层的速度,而层析反演方法则不同。其差别主要在于对近地表的地球物理和地质学观点的基本模型假设不同,层析反演假设近地表模型更为复

4、杂。它能够在延迟时方法应用困难的地区得到更好的近地表模型和静校正量。1层析静校正方法及实现1.1层析静校正方法原理层析反演静校正是利用地震波射线的走时和路径反演介质速度结构的一种高精度反演方法。反演所利用的地震波类型决定了对反演模型的适应性,回折波主要体现连续沉积的介质模型,而层析法适应介质的横向变化和速度倒转的适应性,从而使得回折波层析方法适应任意表层模型的反演。层析运算包括一个正演过程即计算每个炮-检对的旅行时间,和一个反演过程即根据初至剩余时间交互更新速度模型。一般来讲,根据不同的初始模型和不同噪音水平的初至时间,经过多次迭代后,误差都能够得到收敛。完整的层析静校正算法主要分为以下几个步

5、骤:大炮初至拾取;成像域网格化;射线追踪和分割;剩余时间(误差计算;更新速度、减小误差,得到更为合理的速度模型。1.2成像域网格化和速度模型概述所谓成像域网格化是将二维或三维模型空间分成一系列的网格(V oxel的过程。一般而言,网格大小应根据工区表层地质情况的复杂程度进行选择,充分考虑能分辨出感兴趣的最小地质异常体,同时又要考虑网格能获得充分的射线,增加数据的统计规律。模型网格大小在空间上不一定要求是正方体,在In line、C ro ssline和垂直方向都可以不一样,当地27内蒙古石油化工2009年第9期震观测系统的接收线距与道距之比较大时,长方形网格比较好,因为射线穿透的深度与排列长度

6、相比较小。模型网格定义完成之后,要为每一个网格的中心赋予速度值,射线追踪需要的网格中心之间的速度值可以通过不均匀内插获得。初始速度模型可以根据区域已知的地质和地球物理信息(如小折射或微测井及地表露头资料来建立,或利用梯度变化的速度模型。通常而言,利用较为准确的初始速度模型能够缩短迭代过程,使误差尽快收敛,有效地约束反演成果。1.3射线追踪及反演计算回折波层析反演采用Um 和T hu rber 于1987年提出的最大速度梯度射线追踪三维算法(图1,这种算法的优点是它的计算效率比较高,可以避免内插,并且不要求有岩性边界或水平连续层面,这样就增强了算法在实际勘探中的可行性和可操作性。这种算法根据费马

7、原理(Fer m ats P rinci p le ,以“速度梯度大,旅行时间小”为原则进行炮点到检波点的射线追踪;它不是严格地遵循Snell 定律,这也是与现有的延迟时方法(如:EGRM ,GAU SS _SE I D EL 算法本质上的区别 。图1射线追踪示意图根据以上算法得到炮点和检波点之间一条射线路径之后,接着对射线进行分割,这个过程包括计算射线路径长度,和该射线通过的网格在In line 、C ro ssline 及深度方向上相应的坐标。在层析中,这个信息为每个网格的速度更新提供加权系数。剩余时间是指观测到的初至时间(拾取的初至与计算旅行时间的差异。计算旅行时间是根据射线路径通过的每

8、个网格的旅行时间求和得出的,可以表示成如t m =Ii =1Jj =1Kk =1Sijkq D ijkt m 表示地震波走时S ijk 表示第ijk 网格中的慢度D ijk 表示第ijk 网格射线路径长度层析过程的最后一步是反演,给定一个初始慢度模型S ,根据以上介绍的算法计算得到地震波初至的理论走时t m ,根据射线追踪的算法可以得到射线路径矩阵A ,再将观测初至时间和初至理论走时相减,得到剩余时间矩阵T 更新每个网格的速度:T =A S上式中S 为给定初始慢度模型S 的修正量。本文采用迭代重建技术(S I R T 对上述矩阵进行求解,最后将其慢度模型转为速度模型。2应用效果分析2.1某地二

9、维测线工区地面比较平坦,沿测线高差只有4m ,但近地表结构复杂,低降速带变化比较剧烈,存在长、短波长静校正问题。从剖面的叠加效果可以看出,应用层析静校正后的叠加剖面(图3与原EGRM 算法的叠加剖面(图2相比,使反射波成像得到进一步改善,构造形态也更加真实,长波长的静校正问题得到了较好的解决 。372009年第9期罗有春等层析反演静校正技术及其应用2.2某地三维工区地表平坦,地表起伏只有56m ,但工区表层结构复杂,高速层顶界存在古河道,低降速带速度和厚度横向变化剧烈,所以在采用三维折射波M ISER 校正后,仍然存在部分长波长问题未得到解决。而应用层析静校正后的叠加剖面与三维折射波的叠加剖面

10、(图4相比,同相轴的连续性增强,剖面叠加效果明显改善,“假构造”问题得到较好的解决,中、长波长的静校正问题得到了较好的解决 。图4某地三维应用不同静校正后叠加剖面对比3结论与认识目前资料处理中主要采用的静校正方法以E 2GRM 算法(主要应用二维地区、Gau ss -Seidel 算法(主要应用三维地区为主,它们与本文介绍的层析反演静校正方法的区别如表1。本文所述的层析静校正反演方法,它与传统的静校正算法相比有以下优点:层析反演采用高度密集的速度单元划分,因此层析反演可以描述更为复杂的速度场;增加了初至信息的利用率,同时也免除追踪单一折射层的困难。层析反演方法中需要考虑和注意的问题:先肯定工区

11、存在比较严重的静校正问题,因为层析反演的计算量比较大。单炮上有比较清晰的初至,正确初至拾取是保证计算正确的前提。表1方法使用范围假设条件射线追踪原理观测方式EGRM2维存在长距离稳定的折射层Snell 定律适用直线Gauss _Seidel 2维3维存在稳定的折射层Snell 定律适用直线 弯线 3d 层析反演2维 3维回折波、折射波费马原理适用各种观测系统参考文献社,2002.出版社,2006.3李录明,罗省贤,赵波.初至波表层模型层析反社,1993.1.6物探科技通报.东方公司研究院,2007.7地震勘探原理.石油大学出版社,2000.The Appl ica tion of the To

12、 m ograph ic I nversion Sta tic CorrectionL uoyouchun le iwan wanghua ikun zoujun zhouwenfeng (Chengdu un iversity of techno logy sichuan Chengdu 610059Abstract :recen tly the static co rrecti on p lays an i m po rtan t ro le in seis m ic data p rocessing .T he bow tie travel -ti m e Tom ograph ic I

13、nversi on ,w h ich reco rds the near -su rface velocity distribu ti on by h igh accu ra 2cy in teractive inversi on of bow tie o r con tinuou s refracti on direct arrival and can be u sed to calcu late static co rrecti on value ,is a k ind of fu ll -3D inversi on that is adap t to 2D o r 3D seis m ic data that acqu ired by dis 2creti onal ob servati on system .the quality of data p rocessed in Q ingH ai and Su ligem iao area of Chang Q ing o il field has i m p roved greatly ,particu larly in the long w avelength static co rrecti on .Com pared w i