幾種靜校正方法在蘇里格氣田的應(yīng)用

劉秋良，馮會元，汪清輝 （中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅蘭州730020）

陳 娟 （長慶油田公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安710018）

周齊剛，許建權(quán) （中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅蘭州730020）

幾種靜校正方法在蘇里格氣田的應(yīng)用

劉秋良，馮會元，汪清輝 （中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅蘭州730020）

陳 娟 （長慶油田公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安710018）

周齊剛，許建權(quán) （中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，甘肅蘭州730020）

蘇里格氣田地表條件復(fù)雜，北部為沙漠、草原區(qū)，南部為黃土塬地貌，溝壑縱橫、梁峁交錯。如何解決不同地表類型的靜校正問題是地震資料處理的關(guān)鍵。探討和分析了折射波靜校正、走時層析反演靜校正和初至波線性擬合靜校正等方法在該氣田多個工區(qū)的應(yīng)用效果。結(jié)果表明，折射波靜校正方法對于具有穩(wěn)定折射層的地區(qū)，應(yīng)用效果較好；走時層析反演靜校正是一種非線性反演近地表速度模型的方法，可以有效地解決復(fù)雜地區(qū)的靜校正問題；初至波線性擬合靜校正是一種剩余靜校正方法，可以進一步解決殘余的靜校正。因此，解決蘇里格氣田復(fù)雜地表的靜校正問題必須根據(jù)實際地表地質(zhì)條件，采用組合靜校正，實現(xiàn)多種靜校正方法的優(yōu)勢互補和有機組合。

靜校正；折射波；走時層析反演；線性擬合；蘇里格氣田

在復(fù)雜地表區(qū)建立可靠的近地表速度模型難度極大，主要原因是地表類型復(fù)雜多變，不同的低降速帶模型差異較大，必須選用不同的近地表速度模型反演方法。地震資料處理中，近地表模型反演方法主要有兩大類：折射法和走時層析反演法。折射法基于簡單的水平層狀模型假設(shè)，穩(wěn)定性好、計算效率高，在存在穩(wěn)定折射層的地區(qū)，一般可以取得理想的效果，但在復(fù)雜山地，該方法失效。走時層析反演法理論上比較完善、算法比較靈活，可以有效地解決表層低降速帶速度變化劇烈的地區(qū)的靜校正問題，但是由于介質(zhì)被網(wǎng)格化為一系列單元，引入了大量的未知量，而層析反演問題常常是欠定的，需要間接的正則化約束，反演難度大，存在多解性和穩(wěn)定性問題。

鄂爾多斯盆地面積37×104km2，是我國第2大沉積盆地，含有豐富的油氣資源，具有很大的開發(fā)潛力，是中國西部油氣勘探的重要領(lǐng)域。蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地西北部，橫跨伊陜斜坡、伊盟隆起兩個構(gòu)造單元。該區(qū)地表條件復(fù)雜，北部為沙漠、草原區(qū)［1］，地表為第四系沙層和沙土層，下伏白堊系砂巖。沙層和沙土層為低速層，其厚度相對穩(wěn)定，層速度300～800m／s；白堊系砂巖為高速層，層速度約為2400～3000m／s，速度穩(wěn)定。盡管該區(qū)地勢相對平坦，但靜校正問題比較嚴重。南部為黃土塬區(qū)［2］，溝壑縱橫、梁峁交錯，表層低速帶縱、橫向變化較大，靜校正問題非常嚴重。解決好蘇里格氣田不同地區(qū)的靜校正問題是地震資料處理的一個難點［3～6］，也是提高成像精度的關(guān)鍵所在。為此，筆者探討和分析了折射波靜校正、走時層析反演靜校正和初至波線性擬合靜校正等方法在該氣田多個工區(qū)的應(yīng)用效果。

1 折射波靜校正

折射波靜校正是利用初至折射波旅行時計算靜校正，基本的假設(shè)條件是存在穩(wěn)定的折射層，表層速度和厚度縱橫向變化不太劇烈。折射波靜校正假設(shè)近地表模型由幾個局部水平層構(gòu)成，認為初至時間為沿著折射界面?zhèn)鞑サ氖撞ㄆ鹛鴷r間［7］，根據(jù)初至波旅行時間，建立數(shù)學模型［8］：

式中，t為初至波折射旅行時間，s；τs為炮點延遲時間，s；τd為檢波點延遲時間，s；Xsd為炮檢距離，m；v1為基巖速度，m／s。

然后將初至時間分解為炮點、檢波點延遲時間和以折射層速度從炮點到檢波點的水平距離傳播時間。最后利用首波在折射界面上的入射角是臨界角的假設(shè)，轉(zhuǎn)換延遲時間為層厚度：

式中，hs為炮點風化層厚度，m；hd為檢波點風化層厚度，m；v0為風化層速度，m／s；α為折射臨界角，（°）。

折射波靜校正實現(xiàn)過程為：①進行初至拾取［9］，在拾取過程中必須追蹤同一折射層；②根據(jù)折射波初至時間求取折射層速度，得到折射層速度模型；③求得炮點和檢波點延遲時間，反演出折射界面深度模型；④根據(jù)低速帶的速度模型、深度模型、基準面高程、替換速度求得靜校正量；⑤將計算出的靜校正量應(yīng)用到地震記錄中。

蘇里格氣田西、東區(qū)地表起伏較大，但風化層速度比較穩(wěn)定，具有比較穩(wěn)定的折射界面，折射波靜校正比較適合該地區(qū)。實際處理效果表明，折射波靜校正方法在解決蘇里格西、東區(qū)的靜校正問題時效果較好［10］。圖1為蘇里格氣田西區(qū)L001測線折射波靜校正前、后單炮記錄對比圖，明顯看出，折射波靜校正前反射波雙曲線發(fā)生扭曲畸變，折射波靜校正后反射波雙曲線特征得到恢復(fù)，靜校正問題得到了較好解決。圖2為該測線折射波靜校正前、后的疊加剖面對比圖，可以看出，采用折射波靜校正方法處理后，目的層段的連續(xù)性和信噪比有很大提高。

圖1 蘇里格氣田西區(qū)L001測線折射波靜校正前（a）、后（b）單炮記錄對比圖

圖2 蘇里格氣田西區(qū)L001測線初至折射波靜校正前（a）、后（b）的疊加剖面對比圖

2 走時層析反演靜校正

走時層析反演靜校正方法是利用地震記錄中的初至信息（包括直達波、折射波、回轉(zhuǎn)波等）反演地下介質(zhì)的速度分布，從而計算靜校正量的一種靜校正方法［11］。由地震射線理論可知，地震波旅行時T與層速度v之間的關(guān)系可表示為［12］：

式中，R（v）為射線路徑，是積分曲線，它是速度v（X，Z）的函數(shù)；X為空間坐標的水平方向距離，m；Z為空間坐標的深度方向距離，m；dl為沿射線路徑R（v）的微分量；l為射線穿過的空間網(wǎng)格單元的距離，m。記s（X，Z）＝1／v（X，Z）為介質(zhì)的慢度函數(shù)，則式（3）可表示為：

將式（4）離散化，可寫成如下矩陣形式：

式中，M是與慢度有關(guān)的射線路徑微分矩陣；ΔS是慢度修正量；ΔT是實際初至時間與反演旅行時間之差［13］。M、ΔS、ΔT形式如下：

在實際進行計算時，先給定一個初始慢度s0，用該模型計算射線路徑和理論旅行時間，然后求出慢度s0的擾動量s0，得到新的慢度s1＝s0＋s0；再用修正后的慢度s1重新計算射線路徑和理論旅行時，求出s1的擾動量s1，得到新的慢度s2＝s1＋s1。如此反復(fù)迭代，直到計算的理論旅行時間與實際旅行時間之差小于給定的誤差值為止［14］。

該次研究中反演采用聯(lián)合迭代重建算法（Simultaneous Iterative Reconstruction Techniques，以下簡稱SIRT）。SIRT是通過迭代來求解式（5），它考慮了穿過同一單元的多條射線的平均效應(yīng)。SIRT利用單元網(wǎng)格中所有射線的平均慢度修正量，可以消除某些干擾和隨機測量誤差，反演結(jié)果比較穩(wěn)定可靠。但是SIRT要求地下網(wǎng)格單元要有足夠的射線密度，射線密度較低時，反演的結(jié)果不穩(wěn)定。和別的層析靜校正算法一樣，SIRT對初至波的質(zhì)量依賴程度高，對旅行時間的變化比較敏感。為此，采用小折射、微測井等硬數(shù)據(jù)進行模型約束的層析反演靜校正，一方面可以克服層析反演的多解性，提高穩(wěn)定性，另一方面可以解決小炮檢距初至質(zhì)量不高的問題，提高近地表建模精度。同時，通過層析反演靜校正和初至拾取的多次迭代，提高初至拾取的準確度和穩(wěn)定性。在測線的邊界，由于覆蓋次數(shù)不高，反演精度降低，可以進一步采用初至波線性擬合靜校正技術(shù)。

蘇里格氣田南部黃土塬區(qū)地表多被巨厚黃土覆蓋，溝壑發(fā)育，地表起伏大，靜校正問題十分突出。由于巨厚黃土層垂向速度呈線性變化，成層性不好，不適合層狀模型假設(shè)，折射波靜校正方法不適應(yīng)，而走時層析反演靜校正方法在該地區(qū)具有明顯優(yōu)勢。實際處理效果證明，走時層析反演靜校正能夠較好地解決由折射波靜校正方法帶來的串相位及長波長的靜校正問題。圖3為蘇里格氣田南部L002測線折射波靜校正與走時層析反演靜校正疊加剖面對比圖，可以看出，應(yīng)用折射波靜校正的疊加剖面上目的層段出現(xiàn)串相位現(xiàn)象，而應(yīng)用走時層析反演靜校正方法后該問題得到了解決，同相軸連續(xù)性明顯提高。

3 初至波線性擬合靜校正

在一些測線的邊界，常常由于覆蓋次數(shù)不滿，應(yīng)用折射波靜校正或走時層析反演靜校正后依然存在著靜校正問題，針對該類問題，可以應(yīng)用初至波線性擬合靜校正方法來解決。具體做法是在應(yīng)用了一次靜校正后的單炮記錄上進行初至時間線性擬合（如果近地表模型比較復(fù)雜，也可以進行高次項非線性擬合）。線性擬合最重要的參數(shù)是擬合半徑，擬合半徑過大，會帶來長波長問題，擬合半徑過小，短波長問題不能很好地解決，應(yīng)該根據(jù)實際地質(zhì)情況選取合適的擬合半徑。擬合道集的初至時間和未擬合道集的初至時間相減，求取一個剩余時差，把這個剩余時差進行地表一致性分解，得到炮檢點的剩余靜校正量，將剩余靜校正量加到初始靜校正量中即可得到炮檢點的總靜校正量。初至波線性擬合靜校正方法是對一次靜校正方法的補充，目的是解決一次靜校正后的殘余靜校正，不能單獨使用。

圖4為蘇里格氣田南部L003測線單炮記錄應(yīng)用走時層析反演靜校正后還存在剩余靜校正問題，在此基礎(chǔ)上再應(yīng)用初至波線性擬合靜校正，較好地解決了測線邊界的靜校正問題。

圖3 蘇里格氣田南部L002測線折射波靜校正（a）與走時層析反演靜校正（b）的剖面對比圖

圖4 蘇里格氣田南部L003測線初至波線性擬合靜校正前（a）、后（b）的單炮記錄

4 結(jié) 論

1）蘇里格氣田地表復(fù)雜多變，原始資料靜校正問題嚴重，解決好靜校正問題是該地區(qū)資料處理過程中的重要工作。

2）折射波靜校正方法能夠較好地解決具有穩(wěn)定折射層速度（如蘇里格東、西區(qū)）的靜校正問題。

3）在地表起伏較大、速度變化劇烈的地區(qū)，走時層析反演靜校正能夠比較準確地反演地下介質(zhì)的速度模型，可以較好地解決復(fù)雜地表的靜校正問題。

4）應(yīng)用折射波靜校正、走時層析反演靜校正等一次靜校正后，可能存在殘余的靜校正問題，尤其是測線的邊界存在邊界效應(yīng)，應(yīng)用初至波線性擬合靜校正能夠進一步解決剩余靜校正問題。

5）解決蘇里格氣田復(fù)雜地表的靜校正問題，必須根據(jù)實際地表地質(zhì)條件，采用分步、多方法的組合靜校正，實現(xiàn)多種靜校正方法的有機組合和優(yōu)勢互補。

［1］劉衛(wèi)華，高建虎，陳啟艷，等.蘇里格氣田某工區(qū)儲層預(yù)測可行性研究［J］.巖性油氣藏，2009，21（2）：94～98.

［2］熊翥.復(fù)雜地區(qū)地震數(shù)據(jù)處理思路［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［3］商昌亮.黃土塬山地三維地震勘探應(yīng)用實例［J］.巖性油氣藏，2007，19（3）：106～110.

［4］李慶忠.巖性油氣藏地震勘探若干問題討論［J］.巖性油氣藏，2008，20（2）：1～5.

［5］熊翥.地層巖性油氣藏勘探［J］.巖性油氣藏，2008，20（4）：1～8.

［6］陶云光，袁剛，陳新安，等.二維地震連片相對保幅處理及儲層預(yù)測技術(shù)在塔西南地區(qū)的應(yīng)用［J］.巖性油氣藏，2007，19（1）：97～100.

［7］渥·伊爾瑪茲（美）.地震資料分析（上冊）［M］.劉懷山譯.北京：石油工業(yè)出版社，2006.293.

［8］宋常洲，高建華.復(fù)雜地區(qū)靜校正方法研究［J］.石油地球物理勘探，2007，42（增刊）：127～131.

［9］李紅.復(fù)雜地區(qū)靜校正技術(shù)應(yīng)用研究［J］.安徽地質(zhì)，2007，17（1）：50～51.

［10］左海，宋小平，魏庚雨.折射和層析靜校正計算方法的綜合應(yīng)用［J］.石油地球物理勘探，2007，42（增刊）：35～39.

［11］王紅旗，曲壽利，寧俊瑞，等.層析反演靜校正方法在西部復(fù)雜地區(qū)的應(yīng)用［J］.天然氣地球物理勘探，2009，20（2）：258～262.

［12］陳世軍，張建中.初至波射線層析成像在復(fù)雜區(qū)靜校正中的應(yīng)用［J］.石油物探，2006，45（1）：34～39.

［13］羅有春，雷宛，王懷坤，等.層析反演靜校正技術(shù)及其應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2009，19（9）：72～74.

［14］黃鑫，江玉樂.層析靜校正在復(fù)雜地表地震資料處理中應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2008，18（15）：140～142.

［編輯］ 龍 舟

72 Application of Static Correction Methods in Sulige Gas Field

LIU Qiu－liang，F(xiàn)ENG Hui－yuan，WANG Qing－h(huán)ui，CHEN Juan，ZHOU Qi－gang，XU Jian－quan

（First Authors Address：Northwest Branch，Research Institute of Petroleum Exploration and Development，PetroChina，Lanzhou730020，Gansu，China）

The surface condition of Sulige Gas Field was complex and variegated，its northern part was boundless desert and prairie，and southern part was loess plateau with cross gullies.How to solve the static correction problem was the key factor of seismic data processing.The effect of application of the methods of refraction wave static correction，traveltime tomographic inversion static correction and first break linear fitting static correction were studied and analyzed in seismic data processing of different operation areas in Sulige Gas Field.The results show that for some areas with invariable refracting layer，the refraction wave static correction is a preferred choice；travel－time tomographic inversion is a method that nonlinearly inverts the velocity model of near surface and it is better to solve the statics problem in complicated area；first break linear fitting static correction is a residual static correction，and it can solve the problem of residual statics.To solve the problem in Sulige Gas Field should be Based on the actual surface and geologic conditions，ajoint application of static corrections is used to realize the advantage of each staticcorrection，it is a good method for preferably solving static problem of complex surface conditions in Sulige Gas Field.

static correction；refraction wave；travel－time tomography inversion；linear fitting；Sulige Gas Field

book=192,ebook=192

P631.44

A

1000－9752（2012）06－0072－05

2011－12－20

劉秋良（1965－），男，2009年中國石油大學（華東）畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事地震資料處理及方法研究工作。