The Application of Static Correction Technique in Improving the Stack Quality of Weak Reflection of Seism

Shiming Yang, Yulong Yang, Yakun Han

1School of Geophysics and Petroleum Resources, Yangtze University, Wuhan Hubei

2School of Earth Sciences, Yangtze University, Wuhan Hubei

Abstract The research area was located in Santamu Area of Tazhong Uplift Belt of Tarim Basin, where the surface conditions were complex, the landscape changed frequently, the terrain was generally flat with large local differences. The thickness of the effective sandstone reservoir was thinner; the plane distribution was very different with strong heterogeneity; these induced obviously problems in static correction. Tomographic static correction technology and stratified surface consistency static correction technology could improve the quality of velocity spectrum, weak reflection signal intensity and co-axial continuity of stack profile. The application results of the technology in the study area illustrate that the obtained data body shows the overall continuity of the sediment,and the logging-seismic calibration has higher conformity, which improves the quality of the seismic weak reflection stack profile and the imaging quality. It also provides the correct basis for the seismic and geological interpretation of the area.

Keywords Weak Seismic Reflection, Static Correction, Tomographic Static Correction, Surface Consistency Residual Static Correction

1. 數(shù)據(jù)采集地表結(jié)構(gòu)及地震資料特征

1.1. 數(shù)據(jù)采集地表結(jié)構(gòu)特征

研究區(qū)位于塔里木盆地塔中隆起帶桑塔木地區(qū)，地形西高東低，地勢(shì)整體較為平坦，但局部起伏較大。地表?xiàng)l件比較復(fù)雜，沙土地、胡楊林、紅柳叢、河流、沙丘均有分布，多為松散沙土層和小沙丘，地貌多樣(表1)，地表低、降速層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

從研究區(qū)地表高程圖(圖1)可以看出，地表高程在914.9～946.6 m之間，但局部起伏較大，相鄰道之間最大高差可達(dá)3 m。低速帶厚度在5～12 m之間，變化較大。因此，研究區(qū)的地貌與地形特征導(dǎo)致靜校正問題突出。

Figure 1. The surface elevation of the studied area圖1. 研究區(qū)地表高程圖

Table 1. The distribution of surface types表1. 地表類型分布表

1.2. 地震資料特征

原始地震資料觀測(cè)系統(tǒng)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)位置準(zhǔn)確，采集面元10 m × 10 m，覆蓋次數(shù)分布較均勻，大部分滿覆蓋區(qū)域覆蓋次數(shù)在120次左右，偏移距與方位角分布均勻。地表多為松散沙土層和小沙丘，受表層結(jié)構(gòu)特征在區(qū)域上不均勻性等因素影響，原始單炮記錄初至波不光滑，反射波雙曲線時(shí)距關(guān)系變差。從單炮初至和疊加剖面上觀察，都存在一定靜校正問題。從折射波分析看，該區(qū)折射層可以分為兩層，速度分別為1700、2250 m/s。能量方面，由于地表多為松散沙土層和小沙丘，單炮能量差別較大，炮間與道間能量差異較大，單炮能量衰減快，深層能量弱，目的層能量衰減快。頻率分析記錄優(yōu)勢(shì)頻率為8～60 Hz，主頻25 Hz；噪音類型有面波及折射強(qiáng)能量干擾，面波能量強(qiáng)，頻率低至15 Hz以下，淺層折射較嚴(yán)重，頻帶寬。

2. 工區(qū)油藏特征及地震資料處理要求

2.1. 地震工區(qū)油藏特征

研究區(qū)前期油藏鉆探表明，白堊系、三疊系、石炭系均發(fā)現(xiàn)油氣藏，圈閉類型多樣，以低幅度構(gòu)造、地層(巖性)等隱蔽圈閉為主。油氣藏分布零散、面積小，多小于2 km2，閉合高度低，一般在10～30 m，斷層斷距較小，儲(chǔ)層以薄砂體為主，單層厚度多在2～10 m范圍，橫向變化較大，非均質(zhì)性較強(qiáng)，儲(chǔ)層識(shí)別難度大。

2.2. 地震資料處理要求

結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)任務(wù)與地震原始資料的分析，地震資料處理需做好以下幾方面：① 受到近地表因素影響，該區(qū)存在長(zhǎng)、短波長(zhǎng)的靜校正問題；② 該區(qū)為低幅度構(gòu)造區(qū)，且該區(qū)儲(chǔ)集層地質(zhì)體厚度薄、幅度小，為落實(shí)該區(qū)碎屑巖低幅度構(gòu)造、巖性、地層圈閉提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料，需確保低幅度構(gòu)造真實(shí)可靠；③ 做好保真和一致性處理，在努力獲得高品質(zhì)成果的同時(shí)，突出資料的含油氣地震響應(yīng)特征。

3. 靜校正技術(shù)應(yīng)用

地震資料處理工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，靜校正是地震資料處理中極為重要的環(huán)節(jié)。針對(duì)研究區(qū)的地表結(jié)構(gòu)特征，筆者選用層析靜校正技術(shù)和分層地表一致性靜校正技術(shù)[1] [2] [3] [4]，獲得了較好的應(yīng)用效果。

3.1. 層析靜校正技術(shù)

層析靜校正技術(shù)是把地表模型作為任意介質(zhì)處理的曲射線靜校正方法，對(duì)地表高差、低降速帶速度和折射界面不做限制，使用射線追蹤計(jì)算模擬的初至?xí)r間，然后修改模型，使觀測(cè)與計(jì)算的初至?xí)r間差達(dá)到最小，能適應(yīng)地表結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的地區(qū)。為保證研究區(qū)的靜校正量精度，采用微測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)計(jì)算的校正量進(jìn)行約束，采用層析靜校正技術(shù)解決高程及地表低降速帶引起的長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問題，采用精確的速度分析與三維地表一致性剩余靜校正多次迭代解決短波長(zhǎng)靜校正問題，最大限度地實(shí)現(xiàn)同相疊加。影響層析靜校正效果的主要參數(shù)是參與計(jì)算的偏移距范圍及層析靜校正反演層數(shù)，層析反演的精度取決于初至旅行時(shí)間的拾取精度。分析全區(qū)初至?xí)r間的分布情況及速度分布拐點(diǎn)狀況，確定采用兩層模型進(jìn)行層析靜校正計(jì)算[5]。

圖2為原始單炮與高程靜校正單炮及層析靜校正單炮的效果對(duì)比圖，可以看出，層析靜校正后的單炮初至波更加光滑。

Figure 2. The comparison between original shot (a); elevation static correction single shot (b) and tomographic static single shot (c)圖2. X束線513炮原始單炮(a)與高程靜校正單炮(b)及層析靜校正單炮(c)對(duì)比

圖3為高程靜校正、層析靜校正的檢波點(diǎn)的高頻分量的平面效果圖，可以看出，層析靜校正的校正量與近地表變化更為符合，能夠較好地保證地下低幅構(gòu)造的可靠性。

Figure 3. The comparison of height correction detector point high frequency correction planar diagram (a) with tomography static correction detector point correction planar diagram (b)圖3. 高程校正檢波點(diǎn)高頻校正量平面圖(a)與層析靜校正檢波點(diǎn)校正量平面圖(b)對(duì)比

3.2. 分層地表一致性靜校正技術(shù)

當(dāng)完成了野外靜校正和初至折射靜校正以后，剖面中仍然會(huì)存在剩余靜校正量，經(jīng)過動(dòng)校正以后地震道的剩余時(shí)差ti,jh可以表示為5個(gè)分量的和[6]：

式中：i為炮號(hào)；j為檢波點(diǎn)號(hào)；h為反射層號(hào)；k為共中心點(diǎn)號(hào)；Si和Rj分別為第i炮和第j個(gè)檢波點(diǎn)的剩余靜校正量；Gk,h為構(gòu)造項(xiàng)；Mk,h為剩余動(dòng)校系數(shù)；Xi,j為第i炮和第j個(gè)檢波點(diǎn)的距離；為剩余動(dòng)校正項(xiàng)；Dk,h為橫向傾角算子；Yi,j為共中心點(diǎn)橫向偏離測(cè)線的距離；Dk,hYi,j表示由于第k個(gè)共中心點(diǎn)橫向偏離測(cè)線所產(chǎn)生的時(shí)差。

在上述5個(gè)分量中，前2個(gè)分量不隨時(shí)間的變化而變化，只與近地表結(jié)構(gòu)有關(guān)；后3個(gè)分量隨時(shí)間的變化而變化。按照公式(1)分別進(jìn)行淺、中、深層不同層位的剩余靜校正，其優(yōu)勢(shì)有兩點(diǎn)：一是當(dāng)淺、中、深層的構(gòu)造項(xiàng)有明顯區(qū)別時(shí)，分層可解決部分構(gòu)造項(xiàng)問題；二是可解決部分剩余動(dòng)校正問題。

地表一致性假設(shè)低速帶的速度遠(yuǎn)小于基巖速度，地震波在低速帶內(nèi)是垂直傳播的，地震波入射、出射與方向無(wú)關(guān)，炮點(diǎn)及檢波點(diǎn)靜校正量只與位置有關(guān)，與任何形式的道集無(wú)關(guān)[6]。研究區(qū)表層低、降速度帶層厚5～12 m，入射和出射方向?qū)Φ卣鸩眯袝r(shí)影響不大[3]，運(yùn)用分層地表一致性剩余靜校正技術(shù)可以加強(qiáng)不同深度地層同向軸的連續(xù)性，提高地震疊加剖面的質(zhì)量，有利于同向軸追蹤解釋。

剩余靜校正是以疊加剖面為模型、以道集與模型道的互相關(guān)來(lái)提取靜校正量進(jìn)而解決靜校正問題的，模型道的質(zhì)量及信噪比的高低影響著靜校正質(zhì)量的高低，通過互相關(guān)時(shí)窗和時(shí)移量的有效選取來(lái)保證模型道的質(zhì)量和靜校正的質(zhì)量，使最終疊加成果客觀地反映地下的真實(shí)情況。模型道的質(zhì)量與疊加速度相關(guān)，采用蒙特卡洛非線性優(yōu)化算法，在給定初始速度擾動(dòng)(初始引導(dǎo)速度)及合理趨勢(shì)約束下的前提下，以最大相似度量準(zhǔn)則自動(dòng)尋找速度譜上能量團(tuán)的最大值，從而獲得合理的速度模型。在拾取速度譜過程中，需要給定拾取的初始速度、最大速度、最小速度以及速度約束的上、下限等參數(shù)。分層剩余靜校正是分別在不同時(shí)窗內(nèi)求參考道，在不同時(shí)窗內(nèi)進(jìn)行互相關(guān)求取互相關(guān)時(shí)差及求得不同的靜校正量，同時(shí)需做好時(shí)窗之間的數(shù)據(jù)平滑工作。

結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，進(jìn)行了多次精細(xì)速度分析及其與剩余靜校正的迭代。通過解決靜校正問題提高疊前道集上同相軸的連續(xù)性和一致性，有利于改善速度譜的質(zhì)量，提高速度分析的精度和準(zhǔn)確性，在提取準(zhǔn)確速度的基礎(chǔ)上又可以更進(jìn)一步地改善靜校正的效果。經(jīng)過多次迭代，最終獲得最佳成像效果。

圖4為第一輪剩余靜校正到最后一輪剩余靜校正量的平面分布圖，可以看出，第一輪剩余靜校正量炮點(diǎn)值在-2.7～4.5 ms范圍內(nèi)，檢波點(diǎn)剩余靜校正量值在-6.5～6 ms范圍內(nèi)；最后一輪剩余靜校正量炮檢點(diǎn)的校正量絕對(duì)值控制在±0.5 ms以內(nèi)。經(jīng)過精細(xì)速度分析與剩余靜校正的多次迭代之后，剩余靜校正量逐漸收斂，最終的剩余靜校正量更收斂也更精確。

Figure 4. The comparison between the first round residual static correction plane diagram of the detection point (a) and the last round residual static correction plane diagram of the detection point (b)圖4. 檢波點(diǎn)第一輪剩余靜校正量平面圖(a)與檢波點(diǎn)最后一輪剩余靜校正量平面圖(b)對(duì)比

圖5為剩余靜校正前、后疊加效果對(duì)比，可以看出，剩余靜校正后的剖面信噪比明顯提高，剩余靜校正由于實(shí)現(xiàn)了資料的同相疊加，成像更加清楚，尤其是層間弱反射信噪比得到一定改善。說(shuō)明通過速度分析和剩余靜校正迭代處理，提高了疊加地震資料的信噪比及弱反射信號(hào)的疊加成像效果。

Figure 5. The comparison of stack effect before and after the residual static correction圖5. 剩余靜校正前、后疊加效果對(duì)比圖

4. 應(yīng)用評(píng)價(jià)

圖6是地震數(shù)據(jù)體等時(shí)切片，可以看出，舊數(shù)據(jù)體河道反映清楚，大致可以識(shí)別出呈窄條帶狀分布4條河道，但西北角形如“牛軛”的河流⑤只能在新數(shù)據(jù)體中體現(xiàn)出來(lái)，充分說(shuō)明新的地震數(shù)據(jù)體刻畫地質(zhì)體精度更高。

Figure 6. The comparison of isochronous slice slicing between the new and old data dodies圖6. 新、舊地震數(shù)據(jù)體等時(shí)切片對(duì)比

圖7 是井的合成地震記錄與新、舊地震資料的標(biāo)定對(duì)比圖，可以看出，①處新地震資料同向軸波組與井的合成地震記錄對(duì)應(yīng)更好，②、③處不僅新地震資料同向軸波組與井的合成地震記錄對(duì)應(yīng)更好，而且新地震資料的頻率較舊地震資料有所提高。

綜上所述，經(jīng)過層析靜校正技術(shù)和分層地表一致性靜校正技術(shù)處理后的新數(shù)據(jù)體在縱向分辨率和橫向分辨率上都得到了顯著提高，達(dá)到了較為理想的應(yīng)用效果。

Figure 7. The comparison between through well new and old seismic profile and synthetic seismic record of wells圖7. 過井新、老地震剖面與井的合成地震記錄對(duì)比

5. 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)地形平坦、地貌變化多樣地區(qū)的靜校正問題，采用層析靜校正技術(shù)和分層地表一致性剩余靜校正技術(shù)，同時(shí)解決了長(zhǎng)、短波長(zhǎng)靜校正問題，改善了淺、中、深層疊加地震剖面的品質(zhì)。新數(shù)據(jù)體反射結(jié)構(gòu)清楚，波組特征好，河道等沉積體特征明顯，井震標(biāo)定對(duì)比符合程度高，為研究區(qū)的地震地質(zhì)解釋提供了正確依據(jù)。