一种逐点时深曲线静校正方法

一种逐点时深曲线静校正方法

静校正一直是复杂地区地震勘探的瓶颈，静校正问题对地震数据的成像有很大影响。虽然沙漠地区有些沙层物性空间上具有较大差异,但是其纵向上仍然保持着连续介质的特性,因此时深曲线静校正应用的前提条件依然满足。为了更好地应用时深曲线方法,需要根据沙层物性空间差异对方法进行改进。受肖泽阳等1微井数据的地质统计学分析借鉴CHAMBERS等工区西部沙丘S1X工区大部分地表为沙漠,北部为盐碱滩,南部为梭梭林浮土区,古尔图河从工区中东部穿过。工区西部主要为高大的垄状沙丘,东北部为高大的蜂窝状沙丘,东南部为相对较小的沙丘。搜集S1X工区64口微测井(图1)数据并拾取初至,选取10m、30m两个激发深度,分析同一深度地震波垂向传播时间的统计特征及空间分布特征,以确定合适的空间数据插值方法。基于正态分布模型的地质统计学分析克里金插值法以变异函数理论和结构分析为基础,利用对待插值点有影响的距离范围内的采样点来估计待插值点的属性值,区域化变量存在空间相关性是克里金插值方法的应用条件图2分别为深度10m、30m处的垂直传播时间正态分位数图,两个深度处的地震波垂直传播时间分位数散点均接近直线,基本符合正态分布特征,因此可用于后续的空间插值。在使用克里金方法进行地质统计学插值之前,必须对样本数据进行变异分析。实际计算时,为了满足随机变量内在平稳的假设,将样本数据配对分组为条柱单元,取半变异函数值的平均值进行分析。变异函数定义为:(1)式中:根据半变异函数图,可检验随机变量是否具有空间相关性,确定采用哪种变异函数模型进行插值计算。为便于分析,选择各微测井20m深度测量的地震波垂直传播时间绘制全方向半变异函数图,并利用正态分布模型进行拟合(图3)。结果表明:垂直传播时间变程值在15000m之内变化小,相关性大。利用正态分布模型得到的插值结果精度更高,可将其作为本工区变异函数理论模型。正态分布模型表达式为:(式中,由上述分析可知,研究区近地表同一深度地震波垂直传播时间的半变异函数存在且平稳,因此本文将根据微测井测量值,应用克里金插值方法完成所有炮点和检波点不同深度垂直传播时间的插值计算。2静校正条件的计算利用克里金插值方法计算出每个炮点和检波点处不同深度的地震波初至时间,再对各个炮点和检波点处的深度-初至散点进行最小二乘法多项式拟合,可以得到炮点和检波点的逐点时深曲线。沙丘底(高速顶界面)足够稳定是可以采用时深曲线进行静校正的前提。当这一条件满足时,可以通过小折射和微测井测量得到的高速顶高程进行插值,得到整个工区沙丘底。静校正量的计算采用两步法,首先将炮点和检波点校正到沙丘底,然后使用统一的替换速度将炮点和检波点从沙丘底校正到最终基准面(或中间基准面)上。在炮点静校正量的计算中,应考虑实际炮点对应的井深。沙漠区受地表条件影响,在沙丘厚的地方一般用浅井多井组合激发,此时炮点位于沙丘底界之上;在沙丘薄的地方采用单井深井激发,这种情况下炮点位于沙丘底界之下。因此,炮点和检波点静校正量的计算公式可以分为两种情况。当炮点或检波点在沙丘底界之上时,为:(3a)当炮点或检波点位于沙丘底界之下时,为:(3b)式中:3散点叠合结果将S1X工区64口微测井测量得到的深度-时间散点叠合显示,结果如图4所示。可见沙丘深度-时间关系差异较大,相同深度最大时差在10ms以上,因此常规时深曲线静校正方法明显不适用。样本数据处理由于插值得到的每个炮点和检波点处的深度-时间散点是否准确决定了后续逐点时深曲线量板及静校正计算结果是否可靠,因此本文采用交叉验证的方法,对10m、30m两个深度点的克里金插值结果进行了交叉验证。方法如下:首先移除一个样本数据,利用剩余样本数据进行克里金插值得到移除样本点的预测值,然后将移除样本点的真实值与预测值比较;对所有样本点进行同样处理,将所有样本点预测值与真实值交会显示。图5为根据样本数据交叉验证的结果,克里金插值得到的预测值与真实值高度逼近,整体误差为[-2ms,2ms],满足静校正计算要求。即使存在剩余静校正量,也能通过后续的反射波剩余静校正予以消除,从而验证了方法的有效性。为了验证纵向上深度-时间散点插值结果的可靠性,选取工区东部和西部两个样本点位置,通过插值得到其深度-时间散点,并将其与实测深度-时间散点进行对比,结果如图6所示。可以看出,预测得到的深度-时间散点与实测值高度逼近,只存在[-1ms,2ms]的随机误差。由于后续求取逐点时深曲线时要进行多项式拟合,因此深度-时间散点的随机误差并不会影响静校正量的计算。两种方法的对比S1X工区内沙丘厚度从几米到70m左右均有,其中30～40m厚度的大沙丘最为常见。为了验证逐点时深曲线静校正方法的应用效果,选择工区内具有代表性的大沙丘区,对不同方法静校正处理后的共炮点道集和叠加剖面进行了对比。图7a展示了沙丘厚度在40m左右的共炮点道集,图7b和图7c分别为常规时深曲线方法和逐点时深曲线方法静校正后的共炮点道集。可以看出,常规时深曲线静校正方法虽然一定程度上校正了沙丘起伏造成的时差,但是其初至和反射波同相轴上仍然存在明显的静校正问题,这表明在大沙丘区应用常规时深曲线静校正方法效果有限(图7b)。与常规时深曲线静校正结果相比,使用逐点时深曲线静校正方法处理的结果初至平滑,沙丘起伏引起的同相轴扭曲得到了有效恢复,中短波长静校正问题得到了较好解决。图8对比了两种方法计算的检波点静校正量曲线,可以看出,两种方法计算的静校正量总体趋势相同,但受地表沙丘变化的影响,局部细节上差别较大。采用同样的叠加速度对两种方法静校正后的道集叠加成像(图9),可以看出,常规时深曲线静校正(图9a)只是消除了一部分地表起伏引起的时差,在沙丘较大处同相轴连续性较差,由沙丘引起的时差仍然没有得到很好的校正。而用本文方法静校正处理后(图9b),同相轴连续性明显变好,不存在明显的中长波长静校正问题,虽然短波长静校正问题仍有残留,但通过后续的剩余静校正基本可以将其消除。采用折射静校正方法进行了对比处理,结果如图9c所示。可以看出,大沙丘区使用折射静校正方法处理的效果仍不理想,甚至无法达到常规时深曲线静校正方法处理的效果。4时深曲线静校正技术本文将地质统计学方法应用于沙漠区静校正量的计算,实现了一种逐点时深曲线静校正方法。通过计算变异函数和对微测井样本进行克里金插值,获得时深曲线量板,对实际资料进行逐点时深曲线静校正值计算,克服了常规时