0 引言
目前的各种静校正方法都是基于这样一个前提,即各种方法的成立,首先要满足该方法应用的假设条件。如折射反演静校正方法,需要地下有一个相对比较稳定折射界面,显然这一假设前提在近地表结构复杂的山区难以满足[1,2,3,4]。层析反演方法虽然条件放宽了很多,不需要对反射或折射界面做任何假设,但其所得模型是一个基于旅行时的等效速度模型,不加约束控制难以得到与实际地质结构吻合的近地表模型。目前所有这些基准面静校正方法都有一个共性,即满足地表一致性假设前提,目的是简化静校正方法,使它将难以实现的非线性问题简化为容易求解的线性问题。这一假设通常在近地表结构简单的戈壁、沙漠区基本满足,但山地近地表地震波波场复杂,导致同样的静校正方法在复杂山区问题突出。
文中分析了复杂山地近地表结构对地震数据成像的影响因素,根据对初至波基准面静校正和初至波剩余静校正方法的认知,提出了多信息约束的层析反演与初至波剩余静校正结合的方法,取长补短,并利用多信息对模型和静校正量成果进行定性与定量评价,使其在满足地震波精确成像的同时也保证了构造形态的可靠性。
1 山地静校正影响因素
准噶尔盆地南缘山地近地表的变化使得地震波场非常复杂,各种噪声发育,信噪比很低,在叠前的道集上难以见到有效反射,地震波场准确成像是首要问题[5,6,7,8,9]。地表引起的道间时差破坏了多次覆盖同相叠加成像,要消除这些道间时差,才能使来自同一反射点的信息聚焦成像。目前在地震资料处理之前,首先通过基准面静校正的方法消除这些道间时差,实现同相叠加,但效果往往不理想,除了信噪比太低对成像的影响之外,主要原因是静校正方法不能解决的非地表一致性问题。引起这种道间时差的因素很多,主要有近地表高程、低降速带结构、观测方式、目的层埋深等。由于道间时差是时变的,未知的参数多,算法难以实现。依靠单一的静校正方法无法完全解决山地复杂近地表结构引起的道间时差问题,只能消除近似地表一致性的时差。
山区的地震勘探不仅近地表结构多变,地下地质构造往往也非常复杂。准噶尔盆地南缘勘探一直存在构造圈闭难落实的问题,圈闭或者构造高点随着每轮的钻探似乎在动态的漂移,这些现象被地质学家或物探学家戏称为圈闭带“轱辘”。故对于山区的地震资料更关心的是构造高点的空间位置。构造高点空间位置的偏差除了构造成图的转深速度影响外,也取决于基准面静校正的中、长静校正分量的误差。剩余静校正方法能够有效解决剩余的短波长静校正分量,对于长波长静校正分量则无能为力。
2 山地复杂探区静校正方法与思路
目前主流的静校正方法主要有基于近地表调查点的分层建模法、基于初至时间的折射或层析反演方法,以及在应用基准面静校正后利用初至时间计算的初至波剩余静校正法等。根据方法自身原理,显然分层建模法不适合于复杂的山地静校正;折射静校正方法理论上适合层状结构的近地表模型,要求有稳定的折射界面,这些条件在复杂的山地很难满足,但实际应用证明,求解静校正短波长分量的能力还不错,但在实际应用过程中由于较难控制折射界面的空间变化而容易引入中、长波长静校正问题;层析静校正方法从理论上来说对近地表结构没有任何假设,通过模型的正演求解反问题,得到深度—速度模型,但这个对模型无假设条件的方法相对折射方法并没有突显出优势,可以说解决静校正短波长分量的能力相当,但由于在反演过程中考虑了所有初至旅行时,对模型的空间变化趋势和中、长波长静校正问题的解决具有一定的优势[10,11,12,13,14,15,16,17,18];初至波剩余静校正[19,20]不依赖近地表模型,对资料信噪比也没有特定要求,只是通过初至时间计算剩余静校正量,能对基准面静校正的中、高频量进行有效的补充。因此,在准噶尔盆地南缘复杂山地区,解决静校正问题的主要技术策略是利用初至时间进行层析反演,校正部分道间时差与控制区域内的中、长波长精度,并在其后利用初至波剩余静校正技术求取中、高频剩余静校正量,使整体静校正精度达到最优。其具体应用思路可分为以下两个环节。
1)基于多信息约束的初至波层析反演,控制中、长波长静校正问题。多信息约束是指利用所有准确可靠的基础资料对层析反演过程进行约束和质控,此类信息包括近地表结构调查成果(主要为微测井)、野外地质露头剖面、以往表层结构剖面等。在层析反演前,综合应用多种基础成果信息建立区域内符合实际地质结构的表层结构模型,将此模型作为层析反演的初始模型,并建立约束权重场。在反演过程中,模型权重越大其迭代修改程度越小,反之亦然。因此,在初始模型权重场的约束下,最终层析反演所得模型在极浅层将与原始成果吻合,模型整体空间变化也符合表层实际地质结构,所得长波长静校正精度可靠。图1为南缘复杂山地探区中QGBX3D无约束与多信息约束层析反演的表层模型对比,其多信息约束层析反演模型(图1b)比无约束层析反演模型(图1a)更加精细地刻画了地表风化层的速度、厚度空间变化规律,与实际地质露头信息和微测井成果吻合,成果中、长波长静校正精度可靠性更高。
图1
2)综合应用初至波剩余静校正方法,提高中、短波长静校正精度。初至波剩余静校正技术是在应用野外基准面校正之后进行剩余量计算,其技术特点是不依赖反射波信噪比、不反演近地表速度模型、对静校正量值的大小没有限制等。根据这些特点,基本可以应用初至波剩余静校正技术对准南山前复杂地表区的野外基准面静校正量进行一个中、高频补充,使整体静校正量精度有效提高。现阶段较为常用的初至波剩余静校正方法有模型曲线法和差分法两种。模型曲线法是利用给定搜索区域内的初至时间—偏移距散点图进行统计拟合建立模型道,并假设模型道初至时间与实际初至时间之间的差为该道的炮点和检波点剩余静校正量之和,并将此和在共炮点道集和共检波点道集内进行地表一致性分解,从而得到每个炮、检点的剩余静校正量,此方法可计算相对较大的剩余量。差分法是假设给定区域内存在稳定的折射界面,利用折射波视速度对初至时间进行线性校正后,相同炮点的不同检波点初至时间差为两道剩余静校正量之差,且共炮点道集内所有检波点剩余静校正量之和为零,据此通过求解大型方程组获得每个检波点的剩余静校正量,同理也可得到每个炮点剩余静校正量。差分法能获得较高精度的高频剩余量,对整体静校正高频静校正量精度起到至关重要的作用。
在实际应用过程中,可综合应用两种初至波剩余静校正方法,其目的是将实际生产应用条件逐步逼近假设前提,且可针对性地解决不同范围的剩余静校正问题,整体应用流程见图2。图2中分方向建立模型道的目的是为了规避不同方向速度变化对搜索范围内的模型道统计拟合精度的影响,筛选同一折射界面的初至波时间是为了尽可能满足差分法的应用假设,使最终结果可靠。值得注意的是,模型曲线和差分两种初至波剩余静校正方法均具有一定的统计与平均效应,因此在应用过程中的搜索统计半径、滑动步长、剩余静校正量极限值等参数就尤为重要,需要针对工区表层结构特征和基准面静校正应用效果进行综合判断,并在多次剩余静校正计算过程中逐步调整。图3为南缘复杂山地探区中QGBX3D经过多轮初至波剩余综合计算并应用后的叠加效果对比,应用初至波剩余静校正后的叠加剖面(图3b)比只应用层析模型静校正(图3a)的成像品质更好,其背斜构造同相轴连续光滑,更加聚焦,反映经过初至波剩余静校正后其静校正高频精度获得大幅提高。
图2
图3
3 山地复杂探区静校正质控策略
根据南缘山地复杂探区的地震成像要求,基准面静校正的主要作用体现在消除引起非同相叠加的地震道间高频时差和确保构造位置和构造高点的准确性等两个方面,因此对基准面静校正量的精度就需从短波长和中、长波长两个方面进行定性和定量的评价。对于短波长静校正分量,可从应用静校正前后的共炮点道集、共检波点道集和叠加成像效果进行定性的分析与评价。而对于中、长波长静校正分量,则需要针对模型和静校正量进行定量标定,确保空间变化关系的准确性,其质控流程见图4。
图4
1)地质“带帽”与微测井成果对表层模型定性标定。由于南缘山地多为第三系、白垩系、侏罗系岩层出露,不同岩层其厚度、速度纵横向变化大,因此利用地质露头剖面对模型进行地质“带帽”对比,能较清晰的分析模型空间变化趋势是否符合实际地质结构,对表层模型的准确性能起到一定的判断。在此基础之上,利用微测井速度、厚度成果对模型进行标定,就能对模型精度进行准确的评价。
图5
图5
南缘QGBX3D层析反演表层模型地质“带帽”对比分析
1—头屯河组;2—齐古组;3—吐谷鲁群;4—东沟组;5—紫泥泉子组;6—安集海河组;7—新近系;8—第四系;9—地层界线
图6
2)微测井单点静校正对相邻炮、检点静校正定量标定。现阶段,由于受山地与山前近地表结构复杂等应用条件的限制,为保证反演收敛和反演效率,约束层析反演还不能满足绝对条件约束,在其反演过程中将对约束控制点进行一定程度的平滑。此过程虽然不能对模型空间变化趋势产生影响,但对控制点处的静校正量会产生一定的改变。且在初至波剩余静校正计算环节,不同的初至散点范围、线性拟合滑动步长、剩余静校正量极值范围等参数对也静校正量的改变有较大影响。因此,为保证最终静校正中、长波长分量精度,对整体静校正量应用效果定性评价的同时,仍需对其进行定量的标定,已确定在空间范围内没有因为反演与计算参数的不合适引入中、长波长静校正问题。
微测井静校正量对相邻炮、检点静校正量的定量标定,是在排除两者之间的距离、高差、井深等容易引起相邻点静校正差的因素基础上,计算微测井与相邻炮、检点的静校正量误差,并结合工区地表卫片、主要构造目标区等信息进行平面分析。通过误差平面分布,判断存在的误差是否能引起地质目标的改变,如果存在,则需调整相关反演与计算参数,对结果进行修正。图7为南缘QGBX3D最终静校正与相邻微测井点的标定误差平面分布,在主体构造目标区最大误差小于8 ms,满足南缘复杂山地综合地质研究需求,静校正量精度可靠。
图7
4 结论与认识
1)文中介绍的静校正方法是在应用多种表层成果的基础上,利用多信息约束的层析反演获取可靠的中长波长静校正量,确保构造形态可靠;利用多种初至波剩余静校正方法的综合应用,获取高精度的短波长静校正量,改善叠加成像效果,并在过程中针对各成果进行定性与定量的评价分析,使最终结果准确可靠。此静校正方法应用和质控策略在准噶尔盆地南缘复杂山区经过区块应用后获得了显著的成像效果,对其他复杂区域存在一定的借鉴意义。
2)对于山地复杂近地表地区的静校正,即便是有条件完全弄清楚近地表模型的结构和速度厚度变化规律,也不可能把近地表对地震波场的改造完全校正过来,基准面静校正后的地震波场并不等效于实际基准面上观测的地震波场。
参考文献
折射延迟时与时深曲线反演模型法静校正技术
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-8845.2011.01.025
URL
[本文引用: 1]
地震波在沙丘中的传播速度与沙丘厚度密切相关.利用延迟时反演高速顶界时,采用常速或插值方法求取表层速度,不能正确反应这种变化关系,使反演模型底界存在误差,影响静校正精度.利用微测井成果数据拟和得到时深曲线,再利用延迟时从时深曲线求取表层速度和厚度可有效解决此问题.方法为：解释和分析地震微测井数据→应用地震微测井或有代表性表层结构线段拟合时深曲线→利用野外单炮初至时间获取表层延迟时→应用延迟时与时深曲线反演近地表结构模型→静校正量计算.应用结果表明,该方法快速有效,在M10JQ3D中获得较好效果.
折射波静校正方法在复杂地表地区的应用
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-8918.1999.06.005
URL
Magsci
[本文引用: 1]
<p>在地表复杂地区,静校正是地震资料处理中的一个重要工作.本文提出一个用折射波初至时间计算静校正量的新方法.它是通过对大量数据进行统计,用交互、迭代的方法求出全局最优解.笔者用西部地区的3 个典型例子说明该静校正方法对于处理地表复杂地区的静校正问题是行之有效的.</p>
层析法在黄土塬区近地表结构调查中的应用
[J].
DOI:10.11720/wtyht.2012.5.12
URL
Magsci
[本文引用: 1]
我国西部黄土塬区的静校正问题十分突出,精细、准确的近地表结构调查对于解决激发井深的设计和静校正问题尤为重要,但该区的常规小折射解释精度极低,微测井难以追踪到高速层。在充分试验的基础上,提出了一种新的近地表结构调查方法——层析近地表结构调查法,该方法有效解决了上述难点,与常规小折射方法比较,该方法获取的近地表结构信息更丰富,刻画的近地表结构更为精细,能够较好地用于井深设计和静校正处理中初始模型的建立。
准噶尔盆地特殊地表的静校正应用
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-8845.2005.01.018
URL
[本文引用: 1]
准噶尔盆地腹部三个泉凸起东地段,地表为沙漠、深沟、陡坎和戈壁,地形高差大,表层纵、横向速度、厚度变化大,表层结构十分复杂.不同的表层速度差异变化,都将会造成十分严重的中、长波长静校正问题,影响地震资料的信噪比和剖面成像.通过对野外低速带实际资料的分析及应用,在地震微测井资料的约束下,依据表层地质特征的变化规律,采用分片综合建模静校正方法,建立了较为准确的表层结构模型,获得了良好的效果,比较好地解决了地震剖面中的中、长波长静校正问题.
复杂山地低信噪比地震资料处理方法
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-8918.2005.01.011
URL
Magsci
[本文引用: 1]
<p>宜阳复杂山地地震资料的特点是静校正量大,信噪比低。针对该区的特点,在资料处理中采用建立全区统一浮动基准面与折射静校正方法解决静校正问题;运用叠前去噪技术、目标速度分析、DMO技术、优化迭代叠加技术、F-X域信号增强去噪技术,同时,优化处理流程,精选处理参数,取得了明显效果。</p>
地震共中心点道集的瞬时基准面静校正和动校正
[J].<p>对地震野外共炮点记录进行浮动基准面静校正后的每一个共中心点道集记录而言,其基准面仍是一局部曲面,如何使之动校正后达到同相迭加,必须作所谓瞬时基准面静、动校正处理。本文从理论上阐述了共中心道集记录的瞬时基准面静、动校正的方法和技术,并用理论模型试算验证了该方法能够消除由于局部起伏对共中心点道集记录的影响,提高时间剖面的质量、速度和解释精度,确保在山区中采用地震反射波法多次覆盖技术勘探的成功。</p>
地表一致性静校正量误差分析
[J].<p>目前,在生产中广泛使用的静校正方法几乎都是基于地表一致性假设的。在地表复杂地区,地形起伏较大,低速带厚度和横向速度变化较大,地表一致性假设往往与实际地质情况不符,在这种情况下再运用地表一致性静校正,势必产生很大的误差。笔者利用模型正演方法着重讨论复杂地区地表一致性静校正误差存在的原因及这种原因跟基准面、炮检距、低速带和基岩速度、低速带厚度、反射面深度等之间的关系,分析其变化规律,提出解决复杂地区静校正问题的建议,以期改进现有的静校正方法,达到减小误差的目的。</p>
初至波层析影响因素分析
[J].
DOI:10.3321/j.issn:1000-7210.2007.05.011
URL
Magsci
[本文引用: 1]
在山地地震勘探中，目前广泛采用初至波走时层析方法反演起伏地表速度结构，但其最终反演结果受许多因素影响。本文通过大量数值试验对影响表层模型层析反演精度的方程解法、先验信息利用、观测系统、初始模型及平滑因子等主要因素进行了详细的分析对比，总结出了最佳参数的选择原则和范围，并建立了内部约束方程。将本文方法应用于实际资料处理，取得了较好的成像效果。
复杂山区初至波层析反演静校正
[J].<FONT face=Verdana>提高静校正精度是取得复杂山区良好地震成像的一个重要条件.而建立在水平折射面假设基础之上折射波静校正方法，无论是假设前提还是实际应用效果，都不适应于地表剧烈起伏，速度纵、横向变化大的复杂区.为此本文提出使用初至波层析反演静校正方法，即利用地震记录中初至旅行时反演出表层速度模型，计算出炮点和检波点的静校正量.通过正演模拟数据和实际资料的验证，很好的解决了复杂地表引起的静校正问题.</FONT>
复杂地表条件静校正中的3D表层速度层析反演研究
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2005.05.008
URL
[本文引用: 1]
针对复杂山地的静校正问题,研究了利用基于初至时间的3D表层速度层析反演技术。给出了反演方法的基本原理,即采用基于最短旅行时原理的射线路径追踪法计算初至波的路径和旅行时,采用同时迭代重建技术(SIRT)计算速度修正量,修改速度模型。最终的速度模型通过正演和反演多次迭代获得,不依赖于初始模型。用一个速度变化复杂的理论模型对该方法进行了试算,结果表明,该方法很好地重建了横向剧烈变化的3D速度结构。对南方某山地3D资料处理结果表明,用该方法可以获得可靠的3D近地表速度模型和静校正量。
层析静校正在黄土塬弯宽线资料处理中的应用
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2007.04.016
URL
[本文引用: 1]
常规层析静校正技术用于黄土塬地区弯宽线资料处理难以达到合理的精度。为此,在假设垂直测线方向上表层速度是随地形起伏的稳定速度结构的情况下,引入"广义速度单元"概念,对三维层析静校正速度反演过程加以改进,使其适合宽、弯线资料观测系统。将采用广义速度单元策略的层析静校正技术用于实际资料处理,并将结果与某处理系统的层析静校正处理结果进行了比较,结果表明这种处理方法是可行的。
层析反演静校正
[J].<p>表层模型层析反演是一种非线性模型反演技术,它利用地震初至波射线的走时和路径反演介质速度结构,不受地表及近地表结构纵横向变化的约束。根据正演初至时间与实际初至时间的误差,修正速度模型,经反复迭代,最终达到要求的误差精度。求取静校正时采用射线法计算炮点到检波点的旅行时,从而得到基准面校正量。</p>
西部复杂地区地震资料处理方法
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-8918.2004.02.019
URL
Magsci
[本文引用: 1]
<p>塔中、焉耆盆地和巴彦浩特等西部地区的表层地震地质条件差,地下地质构造复杂。针对该类地区地震资料静校正问题突出、反射信号能量弱、各种干扰波极其发育以及偏移成像差的特点,在大量的分析、试验基础上,确定了一套以解决静校正、提高信噪比和改善偏移成像精度为主要目标的地震资料处理方法。经实际验证,此方法有效地提高了该类地区地震资料的信噪比和偏移成像的精度,取得了良好的效果。</p>
复杂地表及地下地质条件下地震资料处理中的若干重要环节
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-8918.2004.05.022
URL
Magsci
[本文引用: 1]
<p>复杂地区典型特征往往表现为近地表地质结构复杂,纵向、横向变化大,地下地质构造破碎,大倾角老地层出露。作者介绍了该类地区地震资料的主要特点;分析了处理好该类地震资料起决定性作用的静校正、去噪技术、频率补偿及偏移成像几个重要环节,并指出了生产中应注意的几个问题。</p>
适合于复杂地表条件下静校正处理技术
[J].
DOI:10.3969/j.issn.1000-8918.2002.04.016
URL
Magsci
[本文引用: 1]
<p>在复杂地表条件的地区,如沼泽、丘陵、沙漠、戈壁滩及山前破碎带,因地表起伏和表层结构横向变化大,反射波传播路径发生畸变,而造成时距曲线畸变,无法很好成像,笔者根据理论研究和实际处理过程,总结了一套适合复杂地表条件的初至模型静校正、扩大面元组合静校正和相关法自动剩余静校正循环迭代的处理方法。通过实际处理,得到了良好的效果。</p>
约束初至拾取与初至波剩余静校正
[J].针对复杂地表地区资料处理，本文对现有的各种静校正技术作了简单分析后，提出了一种切实可行的处理流程，采用了各种静校正技术：野外一次静校正、初至波剩余静校正、自动剩余位校正；同时，介绍了一种特别适合于复杂地区资料的初至拾取方法，即约束初至拾取。为了减少野外静校正对速度分析和水平叠加的影响，本文从理论上证明了应用初至波剩余静校正量时应重新计算CMP参考面。实际资料处理表明，本文提出的静校正处理流程是可行的。
