基于非地表一致性假设的波场延拓静校正技术

基于非地表一致性假设的波场延拓静校正技术

在地震勘探中，静态校正操作的质量直接影响速度分析的质量和重叠效果，影响重叠剖面的信噪比和垂直分辨率。人们为了静校正研究及其计算过程的方便,常常作如下的基本假设:对于某道记录的所有反射波,地表因素的影响是相同的;地表因素对某一特定位置的影响保持恒定,即与地震波的传播路径无关。以上这些假设条件统称为地表一致性假设李录明等已有的研究大多集中于波场延拓算法,对于方法的验证也主要以模型为主,与其他静校正技术对比较少,而且缺少实际资料的应用效果。本文以模型正演为基础,对比了波场延拓静校正与常规地表一致性静校正方法的效果,并通过实际资料的处理进行了验证,最后定量地分析了近地表速度模型对波场延拓静校正效果的影响。1波点延拓到高速层顶波动方程延拓静校正的过程就是将地震波场从地表向下拓展,延拓到高速层顶界面,然后再从高速层顶界面延拓到一个给定的基准面上,其基本思想是逐步延拓、波场累加具体步骤如下:(1)利用地震波初至进行层析反演,获取近地表速度模型。(2)把地震记录分选为共检波点道集,在共检波点道集内将所有炮点向下延拓到高速层顶界面。在向下延拓过程中,通过判断炮点位置和高速顶界面是否有交点,决定是否将在此点接收波场加入到总波场中。(3)使用替换速度,将炮点从高速顶界面向上延拓到水平基准面。在向上延拓过程中,通过判断炮点和水平基准面位置,决定是否将接收波场记录加入到总波场中。(4)将延拓后的数据重排,生成共炮点道集,在共炮点道集内,将所有检波点从地表向下延拓到高速顶界面。在向下延拓过程中,通过判断检波点位置和高速顶界面是否有交点,决定是否将在此点接收波场记录加入到总波场中。(5)采用替换速度。将检波点波场从高速顶界面向上延拓到水平基准面。在向上延拓过程中,通过判断检波点位置和水平基准面位置,决定是否将接收波场记录加入到总波场中。(6)将延拓后的数据重排,生成共炮点道集。对激发点和检波点进行延拓后,炮点和检波点均在水平基准面上,消除了起伏地表和复杂近地表结构对数据的影响。2模型数据应用为了验证波场延拓静校正方法的效果,建立了如下图1所示典型近地表速度模型进行分析。该模型为一地表剧烈起伏(地表高程差超过500m),并伴有严重横向变速的地质模型(横向速度从1500m/s到3000m/s剧烈变化),严重破坏了地表一致性假设条件。利用该模型进行波动方程正演,生成模拟地震记录。观测系统参数为:中间放炮,每炮300道,道距30m,最小偏移距为0m,炮距50m。图2(a)为图1所示模型模拟的单炮记录,从图中可以看到,受地表速度和厚度的不均匀性的影响,各层的反射同相轴畸变严重。图2(b)展示了完成检波点域波场延拓到基准面的结果,对比图2(a)和图2(b),可以看出延拓后各层的反射同相轴都很好的恢复了双曲线形态。抽取共检波点道集[图2(c)],完成炮域检波点延拓后,检波点道集中仍然存在炮点静校正量的影响。在共检波点道集中再进行一次炮点延拓,延拓结果如图2(d)所示,静校正问题基本解决。图3为模型数据使用不同的静校正方法处理后的效果展示,从图3中可以看出,使用高程静校正可以消除大部分的静校正量,使双曲线基本恢复平滑。层析静校正静校正效果更好,获得的双曲线和理论双曲线较吻合。波场延拓静校正处理效果更好,除了能够恢复理论双曲线外,还通过延拓消除了一些噪音,恢复的反射轴和理论曲线一致,通过单炮地震记录处理可以看出,波场延拓静校正处理效果优于层析静校正。在此数据的基础上进行速度分析和叠加,会取得更加理想的效果。图4为层析静校正和波场延拓静校正后的叠加剖面对比,从图中可以看出,经过延拓静校正后的叠加剖面比层析静校正后地震记录叠加成像效果更好,特别是浅层非地表一致性静校正问题比较突出,波场延拓静校正后的叠加剖面更好地恢复出地下的真实构造形态。3理论模型和模型结果对波场延拓静校正效果的影响为了说明波场延拓静校正的实际应用效果,选择了一西部某山地的实际二维地震资料进行处理。图5为层析反演得到的近地表速度模型,使用该速度模型对实际数据分别进行层析静校正和波场延拓静校正,获得的叠加结果对比如图6所示。层析静校正和波场延拓静校正效果差异明显,特别是在局部(红色线框所示位置),波场延拓静校正叠加后同相轴更加连续,构造形态更加自然。而在相同位置,层析静校正同相轴凌乱,表现出静校正问题比较严重。值得注意的是,准确的近地表速度模型对于波场延拓静校正效果至关重要,在进行波场延拓前,必须做好近地表模型的反演工作。下面分别通过理论模型计算和延拓结果对速度影响进行说明。所设计的两层速度模型参数:第一层厚度100m,速度2200m/s;第二层厚度600m,速度3500m/s。对第一层速度分别进行-5%~5%的扰动作为速度误差,通过理论计算得到不同速度误差下不同偏移距静校正量误差分布(图7)。从图中可以看出,随着速度误差的增加,静校正误差也在增加。实际地震数据进行延拓的过程中,速度误差会造成延拓噪声增大,延拓成像效果变差。图8为模型资料分别采用准确的模型速度延拓和加入10%的随机速度误差延拓后的结果。从图中可以看出,速度准确时,延拓效果好。同相轴平滑。而速度存在误差时,噪音大,同相轴出现抖动。4波场延拓在非地表一致性静校正中的应用复杂地质条件下的地震波实际传播情况与地表一致性假设本身存在较大的差异,而现在生产实践中所使用的静校正方法基本上都是基于地表一致性假设的,无法从根本上