复杂地表区静校正方法试验研究

复杂地表区静校正方法试验研究

1静校正的方法范围和方法分为3种主要类型随着经济普遍需求的增加，国家对复杂地区的地震勘探进行了大量的进行。相对平坦的地区需要进行复杂地区的勘探是非常困难的，地震图像技术也需要更高的要求。其中，静校正问题仍然是复杂表面区地震图像技术的一个重要因素。复杂地表区存在地表高差大、岩性变化快、横向变速快、不存在稳定的折射界面等特点,这造成采集的地震资料存在严重的长、中、短波长静校正问题。解决静校正问题,成了解决复杂地表区地震资料精细成像的核心问题。静校正问题通常分离为长波长(低频)和短波长(高频)问题,前者影响构造精度,后者影响成像质量。静校正技术的发展经过长期的理论研究和实践应用,形成了多种静校正理论和方法:(1)野外静校正法。根据野外微测井、小折射等资料获取的地表低速带的深度、速度、以及地震波穿过低速层所需要的时间,而后以微测井、小折射测点作为控制点,以野外实测各点高程为地表约束条件,进行简单的内插或根据反射、折射或地质数据进行内插,得到全区的浅表层速度模型,从而计算得到勘探区内的静校正量。它的缺点在于控制点稀疏,只能提供静校正问题的低频趋势和宏观的浅表层速度模型。(2)折射法。根据反射波勘探所记录的初至信息获得低、降速带的信息,从而计算得到野外静校正量,主要包括折射波静校正、层析反演静校正两种。前者缺点是难以适应低速带横向速度变化剧烈的模型,后者的缺点是过于依赖精确初至拾取和初始速度模型,并且反演效果的稳定性有待进一步提高。(3)波动方程基准面校正法。通过将地震向上或者向下延拓模拟炮点和检波点位于参考平面上的变化,其考虑了地震波实际的射线传播路径,更符合波的传播理论。它对近地表速度模型的依赖性太强,这也限制了它的实际应用。以上3种方法主要是用来解决长波长正问题,遗留下来未解决的中、短波长静校正问题主要用以下3种方法:(1)折射波剩余静校正。主要是利用折射波高信噪比的特点,将反射波剩余静校正的思路应用于折射波处理,二者的唯一区别是折射波剩余静校正是将初至波做线性动校而反射波剩余静校正是将反射波做动校正,其缺点是对长波长静校正问题没有任何改观。(2)地表一致性反射波剩余静校正。主要是假定反射波同相轴的不规则变化是由于近地表的变化引起的,因此通过地震道时移的静校正方法可以减小这种不规则的变化,多数反射波剩余静校正都是通过统计方法来达到极小化的,其缺点是存在周波跳跃和局部极值问题。(3)非地表一致剩余性静校正。剩余静校正都是基于满足地表一致性的假设,即静校正量只与炮点和接受点的位置有关,与炮间距和反射层的埋深无关,这一假设并不严格成立,存在一定的非地表一致性因素,解决这类问题主要通过非地表一致剩余性静校正方法,这类方法是按照时变的方式进行时差计算和应用,其目的是改善CMP道集的叠加质量,与近地表无直接关系。它就是简单地对地震道进行时移,应用过程中特别需要注意参数的选取,避免出现假构造。针对复杂地表区地震勘探中静校正问题的特点,提出了如图1所示的静校正处理思路:先利用层析静校正解决长波长正问题,再利用折射剩余静校正解决中短波长问题,最后利用反射波剩余静校正解决短波长问题,3种静校正方法串联应用于复杂地表区采集的实际地震数据,有效解决复杂地表区静校正问题。2层析反演流程初至波表层模型层析反演是根据几何地震学中的射线走时和路径,反演近地表速度结构的一种反演方法,分为线性层析反演和非线性层析反演两种。线性层析反演相对稳定,容易收敛,但是对横向变速适应能力较差,而非线性层析反演静校正理论在一定程度上适应了复杂山地资料的横向变速、没有相对稳定的折射层特点。理论上,它是将复杂的近地表模型微元化,假定每个微元内介质的速度是恒定不变的,当微元划分足够小时,可以认为它能够准确的反演出近地表模型的速度。根据费马原理,即地震波在地下介质中沿旅行时最短路径传播,把近地表划分为很多个速度微元,通过求解下面的方程得到近地表速度模型。式中:t层析反演时,首先,给定一个初始的速度模型,通过射线追踪计算初至旅行时,然后把计算结果跟实际的初至波旅行时进行对比,把二者的差值作为表层速度模型的修正量,修改速度模型,再进行计算,通过不断迭代,修改速度模型,直到理论初至走时和实际的初至波走时的差值小于某个规定的门槛值,停止迭代,认为此时的速度模型就是近地表速度模型,非线性层析反演的具体流程和原理如图2和图3所示,它能够适应浅表层剧烈的横向变速,能够很好地解决复杂地表区长波长静校正问题。然而,受大炮检距初至拾取受限、层析反演过程中近地表速度模型的平滑、野外炮点局部变观等因素影响,经层析静校正后,仍会遗留部分中、短波长的静校正问题。图4(a)为原始单炮记录,从图中可以看出,由于区内近地表的起伏和低、降速带的变化,造成了初至波的严重变形,不是以线性变化,而且反射波的双曲线特征不明显,反射波同相轴连续性差。图4(b)是经层析静校正后的单炮记录,校正后的单炮初至波线性关系加强,反射波双曲线特征明显,同相轴连续性增强。图5(a)为高程静校正叠加剖面,剖面上目的层反射波组连续性差,有效波达不到同相叠加,图5(b)为折射波静校正叠加后的剖面,剖面上目的层反射波组比较连续,但仍然存在部分长波长静校正问题,致使在信噪比较低背斜顶部和背斜两翼成像效果不佳,图5(c)是层析静校正后的叠加剖面,相对高程、折射静校正叠加剖面上目的层反射波组连续性强,且在背斜顶部和背斜两翼叠加成像效果好,相对而言,比较好解决了长波长静校正问题。3折射波剩余静校正技术为了更好解决遗留下来的中、短波长静校正问题,在应用了层析静校正静校正技术后,还需要进行折射波剩余静校正。折射波剩余静校正是一种不依赖拾取初至的静校正技术,对复杂地表区的资料有很强的适应性,是一种在复杂地表区资料处理过程中值得推荐的静校正方法。折射波剩余静校正的思路是利用折射波信噪比高的特点,将反射波剩余静校正的思路应用与折射波处理,通过交互手段,逐段估算折射波速度,用合适的速度对地震记录进行线性动校,将初至拉平,再在共炮点域或者共中心点域道集上进行相关时差分析,再采用统计法将校正量分解为炮点和检波点静校正量图6(a)是层析静校正后的单炮记录,单炮初至局部存在小幅度的挠曲,而图6(b)经过折射波剩余静校正后,初至波线性化、反射波同相轴连续性都得到进一步增强。图7(b)中是在层析静校正的基础上应用了折射剩余静校正量后的叠加剖面,相比图7(a)中,目的层层连续性增强,波组特征更加明显,存在于图7(a)中小断层假象,在图7(b)得到了纠正。4反射波剩余静校正技术尽管采用一系列静校正方法很大程度上解决了复杂地表区的静校正问题,但是受去噪、反褶积、速度分析误差等因素影响,动校正后的CMP道集仍存在部分短波长静校正问题,它影响着地震成像的质量、速度分析的精度,反射波剩余静校正技术主要是用来接解决短波长静校正问题。反射波剩余静校正是对若干个CMP叠加道取平均作为模型道,用每个CMP道集与该模型道在分析时窗内对优势频带内主要的反射层进行互相关,得到互相关时差,该时差包括所有的炮点和检波点剩余时差,再对剩余时差进行分解得到炮点和检波点的剩余静校正量。图8(a)和图8(b)分别是第一次速度的叠加剖面和经过反射波剩余静校正迭代的叠加剖面,图8(b)中复杂的向斜构造形态更为清晰,同相轴连续性强,叠加能量强,波组特征明显,可追踪的同相轴范围大,成像精度得到了显著提高,比图8(a)中的叠加剖面有很大程度上的改观。5应用效果验证5.1静校正效果分析不同炮检距对近地表异常的叠加响应不同,通过部分炮检距叠加剖面可以有效识别长波长静校正问题,但是这种识别长波长异常的方法只在一个排列范围内有效图9为某研究工区内地震资料应用了文章提出的串联静校正方法后的不同炮检距叠加剖面,可见其形态差异很小,说明不存在长波长静校正问题。从地震资料处理的角度验证了文章提出的串联静校正方法的实用性。5.2地表区内静校正技术对比利用部分钻孔数据标定,对地震处理数据进行构造解释,再用区内其它钻孔数据与目的层构造底图进行比对验证,发现使用文章提出的串联静校正方法很好解决了复杂地表区内静校正问题,构造更符合地质规律图10(b),深度误差小(表1),比图10(a)中所绘的目的层构造底图与区内钻孔数据验证的吻合率更高。从构造解释的角度验证了本文提出的串联静校正方法的可行性,它能够很好地解决复杂地表区地震资料的静校正问题。6反射波剩余静校正技术(1)通过3种静校正方法的串联应用,克服了复杂地表条件下低、降速带对地震反射波旅行时的影响,改善了地震资料反射波成像的质量。(2)应用折射波剩余静校正技术,有效提高了微小构造成像的精度,同时解决了部分短波长静校正问题,减少了反射