油氣勘探中常用靜校正方法探討

豆 霜

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069)

目前，地震采集面臨著復(fù)雜地表的勘探難題，選擇合適的靜校正方法至關(guān)重要。各種方法均有各自的應(yīng)用范圍和適應(yīng)條件。研究分析不同靜校正方法原理、優(yōu)缺點(diǎn)、適應(yīng)性及解決問題的能力，可以針對(duì)不同的地表?xiàng)l件，選擇合適的靜校正方法，消除由于表層因素產(chǎn)生的短、長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正量，獲得高質(zhì)量的成像剖面。

1 常用靜校正方法及原理

靜校正是對(duì)地震資料所作的校正，用于補(bǔ)償由高程、風(fēng)化層厚度以及風(fēng)化層速度產(chǎn)生的影響，把資料校正到一個(gè)指定的基準(zhǔn)面上。其目的是獲得在一個(gè)平面上進(jìn)行采集，并且沒有風(fēng)化層或低速介質(zhì)存在時(shí)的反射波到達(dá)時(shí)間(Sheriff，1991)。

1.1 常用靜校正方法

靜校正方法有很多種，常用的主要有高程靜校正、折射波靜校正、層析反演靜校正以及初至波剩余靜校正4種。

1.2 常用靜校正方法的基本原理

1.2.1 高程靜校正

高程靜校正是最常用的靜校正方法，不考慮低速帶，僅對(duì)物理點(diǎn)與基準(zhǔn)面的高程差進(jìn)行校正。校正方法是直接在其間填充上速度為υc的介質(zhì)，即

式中:Eg為物理點(diǎn)(炮點(diǎn)或檢波點(diǎn))的高程;Ed是固定基準(zhǔn)面的高程;υc是替換速度。

1.2.2 折射波靜校正

折射波靜校正是基于層狀地表模型的反演方法，長(zhǎng)期以來，該類方法一直被大量地研究和使用，折射波靜校正方法有許多種，如延遲時(shí)法、互換法等。

假設(shè)地面水平，折射界面水平，風(fēng)化層速度為 υ1，折射層速度為υ2，得到折射波旅行時(shí)間為:

式中:TA=(ZAcos θ)υ1，TB=(ZBcos θ)υ1。

θ為折射角;TAB為折射波旅行時(shí)間;TA為炮點(diǎn)延遲時(shí);TB為接收點(diǎn)延遲時(shí)。

如果是多層，折射波旅行時(shí)間

ZAi為 A點(diǎn)在第i層的厚度;ZBi為B點(diǎn)在i層的厚度。

1.2.3 層析反演靜校正

層析反演靜校正就是利用地震波的初至?xí)r間反演近地表速度，從而得到較精確的近地表速度模型，然后再利用所得到的速度模型計(jì)算靜校正量的靜校正技術(shù)。在層析反演方法中，初至波的定義是廣義的，其中包括直達(dá)波、回折波、折射波，以及幾種波組合后首先到達(dá)地面的波。直達(dá)波主要體現(xiàn)了均質(zhì)模型，回折波主要體現(xiàn)連續(xù)介質(zhì)模型，而折射波主要體現(xiàn)層狀介質(zhì)模型，通過三者的組合以及層析法對(duì)介質(zhì)橫向變化的適應(yīng)性，使得該方法能夠適應(yīng)表層模型的反演問題。

層析反演算法的一般步驟見圖1。

1.2.4 初至波剩余靜校正

該方法是為適應(yīng)一些特殊地區(qū)處理要求而發(fā)展起來的一項(xiàng)初至波靜校正技術(shù)。用初至?xí)r間，分別在共炮點(diǎn)域、共接收點(diǎn)域、共偏移距域交互計(jì)算靜校正量。該技術(shù)在消除資料中的中、短波長(zhǎng)靜校正量，實(shí)現(xiàn)最佳疊加成像方面具有較好效果。

2 各靜校正方法的適用性及特點(diǎn)

2.1 高程靜校正的適用性及特點(diǎn)

嚴(yán)格地講，高程靜校正只適合不存在低速帶或者低速帶橫向結(jié)構(gòu)沒有變化的地區(qū)。如果某一地區(qū)有低速帶，但低速帶橫向上的變化對(duì)靜校正量的影響僅僅是高頻的，可以在精細(xì)靜校正的基礎(chǔ)上使用高程靜校正。

高程靜校正的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算效率高，較好地解決了長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問題;其缺點(diǎn)在于適應(yīng)條件有限，解決短波長(zhǎng)靜校正問題能力比較差。

在資料處理中，高程靜校正更多的是作為靜校正質(zhì)量控制的最基本標(biāo)準(zhǔn)。在使用其他靜校正方法前，先做高程靜校正，得到初疊剖面，以了解地震資料的基本情況。在使用其他靜校正方法后，將其疊加結(jié)果與高程靜校正的疊加結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，判斷所用靜校正方法是否適應(yīng)該地區(qū)，計(jì)算靜校正量參數(shù)是否合理。

圖1 層析反演算法步驟

2.2 折射靜校正的適用性及特點(diǎn)

工區(qū)有相對(duì)穩(wěn)定折射層的地區(qū)采用折射波法，使用該方法必須預(yù)知表層速度，要求有良好的折射初至以及足夠的覆蓋次數(shù)。

折射波法雖能夠較好地解決短波長(zhǎng)和長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正量，但其缺點(diǎn)也很明顯:

1)由于該方法采用分層模型，不能模擬層內(nèi)的速度變化，而且，為了擬合拾取初至的非線性時(shí)差，要么限制偏移距范圍，要么在模擬模型中引入更多的層，這些做法都使旅行時(shí)反演不穩(wěn)定和多解;

2)通常用井口時(shí)間來計(jì)算表層速度，但 速度如果有較大誤差，會(huì)導(dǎo)致折射面深度計(jì)算錯(cuò)誤，造成長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正量殘留;

3)在低覆蓋次數(shù)時(shí)，易產(chǎn)生邊界問題;

4)它不適合于反演不存在明顯折射界面的近地表速度模型，也不適合存在速度倒轉(zhuǎn)和層尖滅的近地表速度模型。

2.3 層析反演靜校正的適用性及特點(diǎn)

層析反演法用于表層速度比較復(fù)雜的地區(qū)，在這些地區(qū)，初至能夠較好地連續(xù)追蹤，并且還要求有足夠的覆蓋次數(shù)。

該方法可以適應(yīng)復(fù)雜的地表?xiàng)l件，能夠提供高質(zhì)量的中、長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正量。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，層析問題常常是待定的，需要間接的正規(guī)化約束，這增加了反演的難度，特別是在三維情況下，需要做更多的努力，才可使反演切實(shí)可行并且穩(wěn)定;反演對(duì)射線路徑有很強(qiáng)的依賴性，反演通過逐次線性化迭代求解，這使得反演對(duì)初始模型敏感;人為因素大，對(duì)初至拾取誤差比較敏感;該方法的穩(wěn)定性比較差。

2.4 初至波剩余靜校正的適用性及特點(diǎn)

初至波剩余靜校正主要應(yīng)用于存在較大的短波長(zhǎng)靜校正和初至波質(zhì)量較高的地區(qū)。

該方法可以適應(yīng)復(fù)雜的地表?xiàng)l件，能夠提供高質(zhì)量的短波長(zhǎng)靜校正量。但它只解決中、短波長(zhǎng)靜校正問題，無法解決長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問題。

3 結(jié)語

不同的靜校正方法有各自的適用條件，在進(jìn)行靜校正之前，應(yīng)充分了解地表低降速帶條件，以便選擇適合該地區(qū)的靜校正方法。例如:在低降速帶剝離的地區(qū)，僅用高程靜校正法就可以較好地消除長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正量，獲得較好的疊加剖面;在近地表結(jié)構(gòu)存在明顯的折射層，炮記錄初至中有清晰穩(wěn)定的折射波時(shí)，使用折射靜校正法就可較好地解決靜校正問題;沙漠、黃土塬等地區(qū)，由于高速頂相對(duì)穩(wěn)定，折射法基本能夠解決中、長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問題。

對(duì)于復(fù)雜地表區(qū)地震資料的靜校正處理，在使用初至波層析靜校正方法時(shí)，關(guān)鍵在于:(1)如何正確拾取初至?xí)r間;(2)如何正確反演出表層速度結(jié)構(gòu);(3)如何正確運(yùn)用表層速度結(jié)構(gòu)計(jì)算靜校正量。對(duì)復(fù)雜表層速度結(jié)構(gòu)的不同理解，會(huì)得到不同的靜校正量，因此清晰的靜校正概念和豐富的經(jīng)驗(yàn)很重要。

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