沿層微測井插值方法反演復(fù)雜地區(qū)近地表模型

劉志懷

(1.河南理工大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心，河南焦作454000;2.哈密職業(yè)技術(shù)學(xué)校，新疆哈密839000)

0 引言

隨著地震勘探工作的不斷深入，黃土塬、沙漠和山地等具有復(fù)雜近地表條件的地區(qū)逐漸成為未來勘探的主要區(qū)域.在復(fù)雜地表條件的地區(qū)，近地表低降速帶速度和厚度的橫向變化會在地震剖面上產(chǎn)生嚴重的靜校正問題，這會影響構(gòu)造的成像質(zhì)量，甚至產(chǎn)生假構(gòu)造.因此，建立合理準確的近地表速度和厚度模型來解決靜校正問題是地震資料處理過程中極其重要的一個環(huán)節(jié).

為了解決靜校正問題，在野外采用例如微測井、小折射、淺層反射、面波勘探等方法能夠較為準確地給出局部某個位置的近地表低降速帶信息;在室內(nèi)地震資料處理中基于初至?xí)r間的折射波和層析成像的反演技術(shù)能夠反演出某個區(qū)域內(nèi)的近地表模型.由于近地表條件極其復(fù)雜，綜合利用各種技術(shù)和地質(zhì)、地球物理數(shù)據(jù)來建立近地表模型已經(jīng)被很多學(xué)者所采用［1］.Robert Ley 等［2］和Ralph Bridle等［3］對利用微測井、反射波的折射信息、沙丘曲線等方法建立的沙特阿拉伯盆地的近地表模型進行了研究;梁承敏等［4］綜合利用小折射、大折射、微測井資料和雙程旅行時間曲線法來反演低降速帶表層結(jié)構(gòu)模型;孫維昭等［5］提出將微測井技術(shù)與層析反演方法相結(jié)合，利用微測井資料進行層析反演建立高分辨率近地表速度模型，求取表層速度和厚度參數(shù)并用于靜校正處理.在近地表條件不是很復(fù)雜的地區(qū)，該方法能夠得到較為滿意的結(jié)果;然而，當(dāng)近地表低降速帶速度和厚度橫向變化非常劇烈時，僅僅利用局部幾個位置點的微測井資料來準確建立一個區(qū)域內(nèi)的近地表模型將會非常困難.

筆者提出了利用微測井資料沿地震構(gòu)造解釋層來建立復(fù)雜地區(qū)近地表初始模型，所得到的模型更符合地質(zhì)沉積原理，然后利用該方法得到的模型作為層析成像反演方法的初始模型，將有助于層析反演技術(shù)準確反演近地表模型，進而解決靜校正問題.實際應(yīng)用結(jié)果表明，該方法能得到滿意的結(jié)果.

1 原理方法

1.1 微測井方法

微測井方法是近地表調(diào)查中獲得表層低降速帶速度和厚度最直接的方法之一.微測井方法是根據(jù)野外鉆井觀測取得不同深度點的時間數(shù)據(jù)，然后對這些時深關(guān)系進行處理和解釋，得到調(diào)查點處的速度和厚度.由于微測井方法只能獲得調(diào)查點處局部的近地表信息，如果要想得到一個面上的區(qū)域近地表信息，需要測量多個調(diào)查點，然后通過某種插值算法根據(jù)這些控制點信息進行插值，來得到一個面的近地表信息.

1.2 層析成像靜校正技術(shù)

層析成像技術(shù)是一種利用大量炮點和檢波點綜合觀測結(jié)果求取速度與反射系數(shù)分布的方法［6］.層析反演的目的是獲得一個與觀測到的折射波到達時間吻合最好的近地表模型.在層析技術(shù)中，地下介質(zhì)被分解為面元，層析的目標(biāo)是求解每個面元的速度.根據(jù)初始近地表模型，從炮點到接收點的射線路徑是由位于不同面元中的射線段組成，根據(jù)各個面元中射線段的長度和各個小面元的速度計算折射波的波至?xí)r間.在觀測到的折射波波至?xí)r間與初始近地表模型的正演得到的初至?xí)r間之間進行比較.然后用得到的時間差對初始近地表模型進行校正或修改.反復(fù)迭代這個過程，直到時差足夠小或者多次迭代之間不再改變?yōu)橹梗?］.具體流程如圖1所示.

圖1 傳統(tǒng)層析成像反演流程Fig.1 The flow of conventional tomography inversion

1.3 微測井信息和層析成像聯(lián)合反演近地表模型

在層析成像靜校正技術(shù)中，初始模型是根據(jù)現(xiàn)有資料確定的，它對反演的結(jié)果起著非常重要的作用.一個符合近地表構(gòu)造趨勢的初始模型，能夠幫助層析成像反演技術(shù)得到滿意的近地表模型;相反，如果初始近地表模型與實際的地下構(gòu)造相差較大，很難獲得滿意的靜校正解.因此，對于初始近地表模型的構(gòu)建應(yīng)該非常小心.

筆者提出利用微測井信息，沿近地表構(gòu)造層位來建立初始近地表模型.這種方法根據(jù)沉積學(xué)原理來構(gòu)建初始模型，它能與地下構(gòu)造相吻合，因此可以避免構(gòu)建出的初始模型與實際模型相差較遠而導(dǎo)致層析成像結(jié)果失敗，具體的實現(xiàn)過程如圖2所示.

圖2 新的層析成像反演技術(shù)流程Fig.2 The flow of new tomography inversion

第一步，根據(jù)微測井信息，通過線性插值的方法，構(gòu)建一個初始近地表模型A;

第二步，利用初始近地表模型A作為層析成像靜校正方法的初始模型，反演出更為準確的近地表模型B;

第三步，沿著近地表模型B，解釋近地表地下的構(gòu)造層位;將模型D賦值給模型 B，轉(zhuǎn)到第三步;

第四步，利用微測井信息，沿著第三步解釋的構(gòu)造層位進行沿層插值，得到近地表模型C;

第五步，將近地表模型C做為初始模型，再進行層析成像反演，反演出新的近地表模型B，新反演出的近地表模型B會更準確;

第六步，如果新的近地表模型B比較理想，輸出;否則，直至反演出滿意的近地表模型.

2 實際應(yīng)用效果及分析

在試驗區(qū)內(nèi)，地表起伏劇烈，高程變化較大，相對高差達到了140 m，近地表結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，既有巨厚的黃土覆蓋，也有高速巖石裸露，近地表低速帶厚度及速度橫向變化較大.采集到的地震數(shù)據(jù)信噪比較低，靜校正問題嚴重.工區(qū)內(nèi)有5個調(diào)查點的微測井信息可以利用.

為了驗證筆者給出的方法的效果，作者利用試驗區(qū)內(nèi)5個觀測點的微測井信息和上文給出的方法，解釋了其地下構(gòu)造層位的變化趨勢;然后，沿著層位建立了近地表模型，并作為層析成像靜校正方法的初始模型來反演近地表模型，進而計算靜校正量.圖3和圖4分別給出了一條檢波線的近地表速度和厚度模型.圖5給出了利用筆者給出的方法反演得到的最終的近地表模型，從圖上可以看出，反演得到的近地表模型的變化趨勢和地表高程的變化趨勢非常的吻合，由此可知反演結(jié)果的準確性，圖5(d)給出的靜校正量也與圖5(a)，(b)，(c)的變化趨勢是一致的.圖6是經(jīng)過高程校正后的單炮記錄，圖7是利用筆者方法校正后的單炮記錄.對比這兩個圖可以看出，初至變得非常的光滑，畸變的有效波形也得到了恢復(fù).圖8是應(yīng)用高程靜校正后的疊加剖面，圖9是經(jīng)過傳統(tǒng)層析反演技術(shù)的疊加剖面，圖10是利用筆者給出的方法得到的疊加剖面.對比圖9和圖8可以看出，剖面圖9比圖8的地下構(gòu)造成像質(zhì)量已經(jīng)有了明顯改善，然而，再對比圖10和圖9，可以看出，圖10的地震同相軸與圖9相比更光滑，連續(xù)性更好，更有利于同相軸的追蹤解釋，說明本方法能夠更好地解決復(fù)雜地形地區(qū)的靜校正問題.

3 結(jié)論

筆者提出的利用微測井信息，并沿地震構(gòu)造解釋層來構(gòu)建復(fù)雜地區(qū)近地表初始模型方法能夠建立更合理的風(fēng)化層模型.實際應(yīng)用表明，利用筆者提出的方法所建立的初始近地表模型能夠更好地幫助層析成像反演技術(shù)解決復(fù)雜地區(qū)的靜校正問題.

［1］李衛(wèi)忠.復(fù)雜地表地區(qū)近地表模型與靜校正［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2007，14(3):73-93.

［2］LEY R，BRIDLE R，AMARASINGHE D，et al.Development of near surface models in Saudi Arabia for low relief structures and complex near surface geology［C］//Expanded Abstracts of 73rd Annual Internat SEG Mtg.Texas:Society of Exploration Geophysicists 2003:1992-1995.

［3］BRIDLE R，LEY R，Al-MUSTAFA A，et al.Evolution of a near-surface model in all area of complex topography［C］//Expanded Abstracts of 75 rd Annual Internat SEG Mtg.Texas:Society of Exploration Geophysicists 2005:2225-2229.

［4］梁承敏，薛為平，邵雨.綜合建模靜校正技術(shù)在低幅度構(gòu)造研究中的應(yīng)用［C］//CPS/SEG北京2003國際地球物理會議暨展覽.北京:［出版者不詳］，2003.

［5］孫維昭，谷躍民，徐剛，等.高分辨率近地表速度模型重建極在靜校正中應(yīng)用［J］.地球物學(xué)進展，2010，25(5):1757-1762.

［6］SHERIFF R E.Encyclopedic dictionary of exploration geophysics［M］.［S.l.］:Soc.Expl.Geophys，1991.

［7］COX M.反射地震勘探靜校正技術(shù)［M］李培明，柯本喜，譯.北京:石油工業(yè)出版社，2004.