基于tomodel的三維沙漠地區(qū)靜校正研究

◎楊青青

基于tomodel的三維沙漠地區(qū)靜校正研究

◎楊青青

桑塔木南的油氣資源位于新疆的沙漠地區(qū)，地表?xiàng)l件復(fù)雜,往往存在非常嚴(yán)重的靜校正問(wèn)題,直接影響到處理剖面的質(zhì)量和解釋結(jié)果的可靠性。本文通過(guò)專業(yè)的地震資料處理軟件tomodel，建立了該地區(qū)的三維模型，利用層析靜校正技術(shù)求取準(zhǔn)確合理的一次靜校正量，并根據(jù)測(cè)線的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，成功地獲得了該區(qū)塊表層速度厚度參數(shù)，將野外微測(cè)井、小折射資料和層析靜校正技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，建立一個(gè)能夠真實(shí)反映近地表結(jié)構(gòu)的模型，消除表層因素變化的影響，通過(guò)對(duì)比，結(jié)果表明靜校正效果變好。

桑塔木南三維地震勘探工區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)塔里木盆地北部的塔里木河流域，沙漠地區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜,原始資料品質(zhì)差,靜校正問(wèn)題已成為制約地震數(shù)據(jù)處理成果品質(zhì)提高的重要因素, 野外靜校正通過(guò)插值求取的炮檢點(diǎn)的靜校正量其精度存在不足，為實(shí)現(xiàn)高精度資料成像，必須進(jìn)行層析成像反演，層析成像可以逐點(diǎn)反演求取準(zhǔn)確的炮檢點(diǎn)靜校正量，其精度明顯高于高程靜校正和野外靜校正的精度。微測(cè)井不同于常規(guī)測(cè)井，具有井淺、孔徑小的特點(diǎn)，該方法能夠得到地震工區(qū)表層速度和厚度在橫向和縱向上的變化規(guī)律，并為地震資料的后期靜校正處理提供一個(gè)比較精確的靜校正量計(jì)算模型。

概況介紹

工區(qū)地表特征以及靜校正難點(diǎn)

工區(qū)地形西高東低，地表起伏不大，工區(qū)地勢(shì)較為平坦，高程一般在920～950m之間，工區(qū)西北部被沙丘、沙垅覆蓋，區(qū)內(nèi)潛水面深度在1～11m，低速帶厚度在1.2～14m之間變化，低速帶速度在250～800m/s之間變化，高速層速度在1500～1800m/s之間變化。

總的來(lái)說(shuō)，本區(qū)表層地震地質(zhì)條件較為復(fù)雜，接收條件差，特別是遠(yuǎn)離塔河的區(qū)域，激發(fā)條件也較差。沙漠地區(qū)淺層的低速層厚度和速度在縱向和橫向上往往有著明顯的變化，由此產(chǎn)生靜校正誤差。其特點(diǎn)是靜校正誤差呈現(xiàn)緩慢變化，即存在嚴(yán)重的長(zhǎng)波長(zhǎng)靜誤差。各類沙丘有明顯的迎風(fēng)面和背風(fēng)面，在風(fēng)力作用下其沙粒堆密度有較大的差異，因而導(dǎo)致波速的差異；沙層下潛水面深度極不穩(wěn)定，導(dǎo)致低降速帶形態(tài)和速度變化頻劇烈，給表層建立模型帶來(lái)極大的困難。

tomodel層析靜校正的應(yīng)用

提高正、反演的精度和效率方面。Tomodel軟件采用的是基于波動(dòng)方程的快速步進(jìn)波前追蹤技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)小網(wǎng)格建模，保證了高精度的反演結(jié)果，提高了運(yùn)算的速度和效率。采用矩形網(wǎng)格建模，而不是正方形，深度方向使用更小的網(wǎng)格，進(jìn)而在深度方向得到更高的分辨率。將小波變換應(yīng)用于層析反演，進(jìn)一步提高了反演的精度。

在保證迭代和反演結(jié)果的穩(wěn)定性方面。采用非線性的反演算法，而不是線性反演，保證得到全局最優(yōu)解，使得反演結(jié)果不依賴于初始速度模型，從而使得反演真正適用于復(fù)雜的地表地區(qū)，初始速度模型的建立都是采用常規(guī)折射方法，如果是線性反演，其反演結(jié)果與初始速度模型有關(guān)，也就是說(shuō)，線性反演并沒(méi)有跳出常規(guī)折射方法的局限性。

處理對(duì)策

靜校正量的質(zhì)量控制

靜校正量計(jì)算過(guò)程中，需要對(duì)其大小，趨勢(shì)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，我們進(jìn)行質(zhì)量控制需要以下幾個(gè)步驟：

模型反演過(guò)后，檢查迭代收斂曲線。該曲線反映層析反演的收斂過(guò)程，曲線要平穩(wěn)，如圖1所示。

顯示射線密度。層析反演完成后，自動(dòng)彈出速度和射線密度顯示窗口，射線密度分布圖可以顯示初始速度模型的深度是否足夠。

利用層析反演的擬合差編輯初至?xí)r間，將理論合成時(shí)間同實(shí)際初至?xí)r間進(jìn)行疊合顯示，如圖2所示，紅色是實(shí)際初至?xí)r間，藍(lán)色是理論合成初至?xí)r間，兩者的吻合程度越高，反演結(jié)果越接近實(shí)際地質(zhì)模型。

建模方法

在解決該地區(qū)的長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正方面，tomodel軟件使用層析靜校正方法。長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正是由地表、低降速帶、和高速頂界面在大范圍內(nèi)，至少一個(gè)排列長(zhǎng)度變化所引起的，在同一個(gè)共中心點(diǎn)疊加道之間不產(chǎn)生明顯時(shí)差，對(duì)疊加效果影響弱，但容易把表層結(jié)果異常引起的低幅構(gòu)造誤認(rèn)為是地下構(gòu)造或巖性變化引起的，嚴(yán)重影響地震資料解釋精度。

在解決表層建模方面，加入微測(cè)井約束，利用微測(cè)井資料可以得到地震工區(qū)內(nèi)表層速度和厚度在橫向上和縱向上的變化規(guī)律，使得地表模型更加準(zhǔn)確，首先，建立極淺層速度場(chǎng)，輸入低測(cè)點(diǎn)文件，文件包含微測(cè)井的口數(shù)、三維坐標(biāo)、層數(shù)、厚度、速度。然后，在三維速度模型顯示窗口，進(jìn)行極淺層替換。選取淺層替換后的速度模型作為初始速度模型，并輸入建立的權(quán)重場(chǎng)文件，進(jìn)行約束層析反演。

圖3為加入微測(cè)井約束的層析靜校正后的地表模型。圖4和圖5分別為采用高程靜校正，層析靜校正和微測(cè)井約束后的相應(yīng)的疊加剖面，從剖面上看，同相軸扭曲的情況基本得到了解決，同相軸連續(xù)性得到改善，波組特征清晰，連續(xù)性好，剖面信噪比明高。發(fā)現(xiàn)由復(fù)雜地表地形和低速帶變化引起的異常基本消除。

圖1 層析反演收斂曲線

圖2理論合成時(shí)間同實(shí)際初至?xí)r間疊合

圖4 高程靜校正的疊加剖面

圖5 約束后 的疊加剖面

結(jié)論和認(rèn)識(shí)

通過(guò)新疆桑塔木南三維地區(qū)的靜校正處理研究表明，tomodel的層析靜校正方法較好的解決了由長(zhǎng)波長(zhǎng)產(chǎn)生的靜校正問(wèn)題，加入微測(cè)井約束的方法使得表層模型更加符合實(shí)際情況。處理后的剖面信噪比更高，同相軸連續(xù)性更好，構(gòu)造形態(tài)更加自然合理。

(作者單位：江漢油田分公司物探研究院)