關(guān)于浮動(dòng)基準(zhǔn)面與起伏地表面的討論

徐 蔚 亞

(中國(guó)石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

0 引言

當(dāng)?shù)乇砥鸱淮?，并且近地表速度變化不大時(shí)，在固定基準(zhǔn)面上進(jìn)行地震資料處理可以得到較好的結(jié)果。但在地表存在較大起伏和復(fù)雜近地表構(gòu)造的地區(qū)，為了在速度分析和疊加時(shí)消除變化的起伏地表、近地表速度橫向變化的影響，同時(shí)又需要使拾取反射波速度的t0時(shí)間接近原始記錄的t0時(shí)間，以盡量滿足地下反射信號(hào)的同相疊加[1]，需要在浮動(dòng)基準(zhǔn)面上進(jìn)行速度分析和疊加，以減少靜校正誤差和防止假構(gòu)造的出現(xiàn)[2-3]。

隨著探區(qū)近地表及地下構(gòu)造復(fù)雜程度的增加，基于固定基準(zhǔn)面的偏移成像技術(shù)逐漸無法滿足地震勘探對(duì)偏移成像的精度要求。當(dāng)前，浮動(dòng)基準(zhǔn)面處理已經(jīng)是地震資料時(shí)間域處理的常規(guī)步驟之一[4-6]。隨著疊前時(shí)間偏移和深度偏移成像技術(shù)的發(fā)展[7]，基于起伏地表的疊前時(shí)間偏移及疊前深度偏移成像技術(shù)開始得到廣泛的研究和應(yīng)用[8-9]，甚至在地表起伏劇烈、近地表橫向變速嚴(yán)重、地下構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)，直接從真地表小平滑面開始進(jìn)行疊前深度域的速度建模和成像，以解決常規(guī)處理中復(fù)雜近地表中存在的靜校正問題[10-12]。從浮動(dòng)基準(zhǔn)面數(shù)據(jù)(地震數(shù)據(jù)和解釋的時(shí)間域均方根速度)到起伏地表深度建模的轉(zhuǎn)換也有很多有益的思路[10]。特別是林伯香[13]指出了RG值應(yīng)是等效低速帶的靜校正量，分析了浮動(dòng)基準(zhǔn)面的物理意義，指出了常速近地表、水平高速頂界面情況下平滑地表高程就是浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面，但并未進(jìn)一步指出一般情況下確定其空間位置的辦法。同時(shí)，很多地震資料處理人員由于對(duì)浮動(dòng)基準(zhǔn)面存在一些誤解，習(xí)慣了時(shí)間域浮動(dòng)基準(zhǔn)面的處理方式，在從常規(guī)時(shí)間域處理向疊前深度域建模和偏移轉(zhuǎn)換的過程中常常為浮動(dòng)基準(zhǔn)面和起伏地表的轉(zhuǎn)換感到困惑。本文詳細(xì)解釋了浮動(dòng)基準(zhǔn)面的概念及其物理含義，指出其對(duì)應(yīng)的高程面可以視作一個(gè)起伏地表面，并且在特殊情況下浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面就是地表高程的平滑面；利用浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面，時(shí)間域分析得到的均方根速度在時(shí)深轉(zhuǎn)換后也可以直接用作疊前深度偏移的初始速度；為將時(shí)間域的浮動(dòng)基準(zhǔn)面處理和深度域的起伏地表處理結(jié)合在一起提供了有益的參考。

1 靜校正的計(jì)算

對(duì)于地表一致性靜校正，假設(shè)地表由風(fēng)化層覆蓋且風(fēng)化層的速度較低，地震波在風(fēng)化層中沿垂直方向傳播，此時(shí)炮點(diǎn)或檢波點(diǎn)位置處的靜校正量可理解為先剝?nèi)サ卣鸩ㄔ诘徒邓賻е械膫鞑r(shí)間，再增加從高速層頂界面到最終基準(zhǔn)面，以替換速度傳播的時(shí)間[14]，該過程可通過式(1)表示：

(1)

式中：t為某位置處的靜校正量；Es為該位置對(duì)應(yīng)的地表高程；Eh為該位置在地下對(duì)應(yīng)的高速頂界面的高程；Ed為最終基準(zhǔn)面高程；Vlow為該位置對(duì)應(yīng)的低降速帶等效速度；Vrep為替換速度。

對(duì)于一個(gè)地震道來說，靜校正量包含兩部分，即炮點(diǎn)處的靜校正量和檢波點(diǎn)處的靜校正量。當(dāng)近地表速度存在橫向變化時(shí)，根據(jù)式(1)可得到一個(gè)地震道的總的靜校正量Ti為：

(2)

式中：ti,s為炮點(diǎn)處的靜校正量；ti,g為檢波點(diǎn)處的靜校正量；Ei,s,s為炮點(diǎn)高程；Ei,h,s為炮點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的地下高速頂界面高程；Ei,s,g為檢波點(diǎn)高程；Ei,h,g為檢波點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的地下高速頂界面的高程；Vi,low,s為炮點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的地下低降速帶的等效速度；Vi,low,g表示檢波點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的地下低降速帶的等效速度。

2 浮動(dòng)基準(zhǔn)面

2.1 浮動(dòng)基準(zhǔn)面的概念

在地表起伏較大的地區(qū)，地震資料處理常常在浮動(dòng)基準(zhǔn)面進(jìn)行[15]。這里的浮動(dòng)基準(zhǔn)面是一個(gè)基準(zhǔn)面高程可以隨空間位置變化的參考面[16]，主要用來降低地表起伏較大時(shí)，采用地震波在近地表垂直傳播的假設(shè)而導(dǎo)致的誤差。和固定基準(zhǔn)面相比，浮動(dòng)基準(zhǔn)面有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1)浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面是隨空間變化的(圖1中的浮動(dòng)基準(zhǔn)面)；

2)浮動(dòng)基準(zhǔn)面不僅僅是一個(gè)高程面，還定義了地震數(shù)據(jù)在該參考面上處理基準(zhǔn)面的規(guī)則，目前該規(guī)則主要用于CMP道集數(shù)據(jù)；

3)在浮動(dòng)基準(zhǔn)面上，同一個(gè)CMP道集內(nèi)的所有地震道的炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)都在該CMP對(duì)應(yīng)的浮動(dòng)基準(zhǔn)面高程上；

4)浮動(dòng)基準(zhǔn)面上的地震數(shù)據(jù)，即便是相同炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)，其基準(zhǔn)面在不同CMP道集中對(duì)應(yīng)的高程可以是不同的，是隨著CMP點(diǎn)在浮動(dòng)基準(zhǔn)面上的高程值變化而變化的。也即，炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)的基準(zhǔn)面是隨CMP浮動(dòng)的，但在一個(gè)CMP內(nèi)又是相同的(浮動(dòng)基準(zhǔn)面名稱的由來)，由此來保證時(shí)間域中速度分析、剩余靜校正、疊加等常規(guī)處理方法所需要的水平地表的假設(shè)條件。

圖1中，src為炮點(diǎn)，tr1和tr2分別為該炮中的兩個(gè)地震道，這兩道對(duì)應(yīng)的CMP分別為CMP1和CMP2，炮點(diǎn)在CMP1中的基準(zhǔn)面為綠色線定義的基準(zhǔn)面，在CMP2中的基準(zhǔn)面為棕色線定義的基準(zhǔn)面?；谙嗤脑?，相同檢波點(diǎn)位置，在不同CMP道集中的基準(zhǔn)面也可以是不同的，如圖2所示。

圖1 相同炮點(diǎn)在不同CMP道集中的基準(zhǔn)面位置Fig.1 Datum position of the same source in different CMP gathers

圖2 相同檢波點(diǎn)在不同CMP道集中的基準(zhǔn)面位置Fig.2 Datum position of the same detector in different CMP gathers

在圖2中，trc為檢波點(diǎn)，src1和src2分別為包含該檢波點(diǎn)上地震道的兩個(gè)震源，這兩個(gè)震源對(duì)應(yīng)的CMP分別為CMP1和CMP2，檢波點(diǎn)trc在CMP1中的基準(zhǔn)面為綠色線定義的基準(zhǔn)面，在CMP2中的基準(zhǔn)面為棕色線定義的基準(zhǔn)面。

2.2 浮動(dòng)基準(zhǔn)面的確定

根據(jù)前面所述浮動(dòng)基準(zhǔn)面的特點(diǎn)可知，浮動(dòng)基準(zhǔn)面可以由一個(gè)起伏的高程面和在地震數(shù)據(jù)中處理基準(zhǔn)面的規(guī)則所定義，因此確定浮動(dòng)基準(zhǔn)面主要就是確定起伏的高程面。在實(shí)際地震資料處理中，常用的浮動(dòng)基準(zhǔn)面確定方法可分為兩類，一類通過直接計(jì)算浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的起伏高程面來確定[17]，另一類通過對(duì)靜校正量的計(jì)算來確定[15,18]。前者包括平滑地表高程法、平滑低速帶底面法、人為給定法以及最小靜校正誤差浮動(dòng)基準(zhǔn)面法，后者主要是平均靜校正量法。

第一類中的4種方法都直接確定了浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面，其物理意義明確，為了將地震數(shù)據(jù)校正到浮動(dòng)基準(zhǔn)面，需要計(jì)算每一個(gè)CMP道集從浮動(dòng)基準(zhǔn)面到最終基準(zhǔn)面的校正時(shí)間，設(shè)某個(gè)CMP的校正時(shí)間為tcmp，則其計(jì)算公式為：

(3)

式中：Ed為最終基準(zhǔn)面高程；Ecmp為該CMP對(duì)應(yīng)的浮動(dòng)基準(zhǔn)面高程；Vrep為計(jì)算靜校正使用的替換速度。為了將地震數(shù)據(jù)校正到浮動(dòng)基準(zhǔn)面，首先需要將所有炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)上的靜校正全部應(yīng)用，將數(shù)據(jù)校正到最終基準(zhǔn)面，然后將每個(gè)CMP道集的時(shí)間減掉相應(yīng)的tcmp，即可完成浮動(dòng)基準(zhǔn)面校正。

第二類中的平均靜校正量法也即是兩步法靜校正中使用的方法，它是通過先將靜校正量分解成高頻量和低頻量，再在數(shù)據(jù)中應(yīng)用高頻量但保留低頻量而實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)基準(zhǔn)面校正。其中的低頻量就是CMP道集內(nèi)的平均靜校正量，也是從浮動(dòng)基準(zhǔn)面向固定基準(zhǔn)面校正的時(shí)間量；其中的高頻量為每道的靜校正量和該道對(duì)應(yīng)的CMP平均靜校正量之差。假設(shè)近地表模型為橫向變速模型，炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)均在地表，為了計(jì)算一個(gè)CMP道集內(nèi)的平均靜校正量tcmp(由于平均靜校正量即為從浮動(dòng)基準(zhǔn)面向固定基準(zhǔn)面的校正量，故在此使用相同的符號(hào))，由式(2)可得：

(4)

式中：n為CMP道集中的總道數(shù)；i為CMP道集中的第i道；ti,s為第i道對(duì)應(yīng)的炮點(diǎn)靜校正量；ti,g為第i道對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)靜校正量；Ei,s,s為第i道對(duì)應(yīng)的炮點(diǎn)地表高程；Ei,h,s為第i道對(duì)應(yīng)的炮點(diǎn)位置高速頂界面的高程；Vi,low,s為第i道對(duì)應(yīng)的炮點(diǎn)處近地表等效速度；Ei,s,g為第i道對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)地表高程；Ei,h,g為第道對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)位置高速頂界面的高程；Vi,low,g為第i道對(duì)應(yīng)的檢波點(diǎn)處近地表等效速度；Ed為最終基準(zhǔn)面；Vrep為計(jì)算靜校正使用的替換速度。

平均靜校正量法通過時(shí)間量的校正實(shí)現(xiàn)了地震數(shù)據(jù)由地表到浮動(dòng)基準(zhǔn)面的校正，整個(gè)過程與高程無關(guān)，雖然難以直接觀察到對(duì)應(yīng)的起伏地表面，但由于該方法計(jì)算簡(jiǎn)單使用方便，因此廣泛用于常規(guī)時(shí)間域處理中。

由于該方法不直接計(jì)算起伏高程面，而是通過計(jì)算CMP位置上炮、檢點(diǎn)靜校正量的平均值來實(shí)現(xiàn)地震數(shù)據(jù)從地表到浮動(dòng)基準(zhǔn)面的校正，因此很多地震資料處理人員直接將該平均靜校正量當(dāng)作浮動(dòng)基準(zhǔn)面，這樣的認(rèn)識(shí)其實(shí)是不準(zhǔn)確的，平均靜校正量?jī)H僅是從浮動(dòng)基準(zhǔn)面向最終基準(zhǔn)面校正的一個(gè)時(shí)間量。對(duì)浮動(dòng)基準(zhǔn)面錯(cuò)誤的理解，會(huì)在地震資料處理從時(shí)間域向深度域發(fā)展、從浮動(dòng)基準(zhǔn)面處理向起伏地表建模與成像轉(zhuǎn)換的過程中造成概念上的混淆和迷惑。

2.3 浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面

如果浮動(dòng)基準(zhǔn)面是通過起伏的高程面來確定的，那么該浮動(dòng)基準(zhǔn)面的空間位置是確定的，本文不再介紹。如果浮動(dòng)基準(zhǔn)面是通過平均靜校正量法得到的，由于計(jì)算過程不涉及高程，因此無法直接得到浮動(dòng)基準(zhǔn)面的空間位置，但這不意味著浮動(dòng)基準(zhǔn)面不存在。事實(shí)上，劉治凡和林伯香[1,13]指出了在一定情況下，浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面就是地表高程的平滑面，但并未指出一般情況下確定其空間位置的辦法。本文將通過一個(gè)更具代表性的、存在橫向變速的模型，通過分析應(yīng)用在數(shù)據(jù)上的高頻分量，討論存在橫向變速情況下確定平均靜校正量法浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面的方法。

為了將地震數(shù)據(jù)校正到浮動(dòng)基準(zhǔn)面上，在得到每個(gè)CMP位置的平均靜校正量之后，需要對(duì)每一個(gè)地震道進(jìn)行校正，校正的時(shí)間量為每個(gè)地震道上的總校正量和平均校正量之差，也即兩步法靜校正中的高頻量：ti=Ti-tcmp。將式(2)和式(4)代入該式并整理得到：

(5)

此處，下標(biāo)j表示CMP道集中的某一道。在式(5)中，高頻量跟道集中每一道的地表高程、高速頂界面高程、低降速帶速度與替換速度有關(guān)，確實(shí)難以直接判斷出浮動(dòng)基準(zhǔn)面的空間位置。但考慮到在計(jì)算靜校正量時(shí)，一般會(huì)在近地表速度模型中選擇足夠平滑的高速頂界面，因此，當(dāng)高速頂界面的起伏較小時(shí)，如果能在一個(gè)CMP道集的范圍內(nèi)將其視為水平面，并以Eh來表示其高程，則式(5)可以簡(jiǎn)化為：

(6)

此時(shí)，高頻量的計(jì)算只跟地表高程、高速頂界面以及低降速帶中的速度有關(guān)，跟替換速度和最終基準(zhǔn)面無關(guān)。

(7)

式(7)說明此時(shí)的高頻量只與低降速帶的厚度、參考速度及局部速度異常有關(guān)。如果參考速度Vref介于低降速帶中的最大和最小速度之間，那么等效速度變化率R取值在1附近，式中每一個(gè)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)的低降速帶厚度和速度變化率的乘積可以視為消除局部速度異常后的新厚度，將其疊加在高速頂界面之上，成為重構(gòu)的地表高程面。這樣，式(7)可以粗略地估計(jì)為地震波在兩個(gè)重構(gòu)的低降速帶所對(duì)應(yīng)的地層厚度差之間的雙程傳播時(shí)間，其中一個(gè)地層厚度為地震道在重構(gòu)的低降速帶中的平均厚度(根據(jù)炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的厚度計(jì)算得到)，另一個(gè)為該CMP道集中所有地震道在重構(gòu)的低降速帶中的平均厚度?？紤]到高速頂界面接近水平，上述估計(jì)可以大致表述為地震波在地震道平均高程和CMP道集平均高程之間的傳播時(shí)間差。當(dāng)參考速度Vref確定時(shí)，式(7)中的第二個(gè)求和項(xiàng)對(duì)于一個(gè)CMP道集來說是不變的，可以看作在該CMP上進(jìn)行基準(zhǔn)面校正的參考值，也即浮動(dòng)基準(zhǔn)面在該CMP上對(duì)應(yīng)的空間位置，此時(shí)參考速度Vref可留給速度分析或速度建模使用。

再進(jìn)一步，如果近地表速度模型足夠簡(jiǎn)單，如低降速帶的速度不存在橫向變化，其等效速度可以表示為Vlow，則式(6)可簡(jiǎn)化為：

(8)

式中求和項(xiàng)得到的是CMP內(nèi)所有炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)高程的平均值。在這種情況下，高頻量的獲得就是基于地震道在檢波點(diǎn)和炮點(diǎn)處的平均高程、CMP處的平均高程與低降速帶速度計(jì)算得到的，將高頻量應(yīng)用于數(shù)據(jù)上得到浮動(dòng)基準(zhǔn)面數(shù)據(jù)，此時(shí)浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面就是CMP內(nèi)各道的地表高程平滑面。

3 起伏地表面

在傳統(tǒng)的地震資料處理流程中，靜校正及浮動(dòng)基準(zhǔn)面常用于時(shí)間域的速度分析、剩余靜校正、疊加等環(huán)節(jié)，疊后偏移需要在固定基準(zhǔn)面進(jìn)行。隨著勘探難度的增加，基于固定面的偏移成像技術(shù)由于在地表起伏劇烈和復(fù)雜近地表地區(qū)會(huì)產(chǎn)生較大誤差，基于起伏地表的疊前偏移成像技術(shù)逐步得到了廣泛的研究和應(yīng)用[3,19]。

起伏地表面在目前的地震資料處理與成像中一般指平滑的地表高程面?；谄鸱乇淼牡卣鹳Y料處理技術(shù)，包括疊前時(shí)間偏移、疊前深度偏移以及深度域速度建模，首先都需要確定起伏地表面，并將炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的位置放置在起伏地表面上。當(dāng)前，關(guān)于起伏地表的確定有不同的方法，如最小靜校正誤差浮動(dòng)基準(zhǔn)面[17]，該面的空間位置是確定的，因此既可以在該面上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行浮動(dòng)基準(zhǔn)面相關(guān)的時(shí)間域處理，又可以用于基于起伏地表的疊前偏移成像和深度域速度建模；還有的使用盡可能接近真地表的光滑面作為疊前偏移成像的起伏地表面，并較好地實(shí)現(xiàn)了山前帶成像[20]；或者采用小距離平滑獲得接近真地表的平滑基準(zhǔn)面，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擬真地表疊前深度建模與成像技術(shù)[19]。

4 從浮動(dòng)基準(zhǔn)面處理到起伏地表偏移和成像的方法和存在的問題

如2.1節(jié)所述，浮動(dòng)基準(zhǔn)面本身就定義了一個(gè)起伏高程面，因此理論上浮動(dòng)基準(zhǔn)面數(shù)據(jù)在從常規(guī)時(shí)間域處理到疊前深度偏移與建模的轉(zhuǎn)換過程中存在天然的優(yōu)勢(shì)。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，兩者往往是分開進(jìn)行的，時(shí)間域的均方根速度在浮動(dòng)基準(zhǔn)面上分析，深度域中的速度建模在重新定義的一個(gè)起伏地表面上進(jìn)行，由于兩者的高程面可能不同，時(shí)間域中分析得到的均方根速度往往無法直接在深度域中使用。但是這是否意味著浮動(dòng)基準(zhǔn)面無法用于起伏地表偏移成像和建模呢？

根據(jù)2.2節(jié)所述的浮動(dòng)基準(zhǔn)面的確定方法，如果浮動(dòng)基準(zhǔn)面是通過第一類方法確定的，即首先定義了起伏地表面，那么該面是可以直接用于起伏地表疊前偏移和建模的。比如，如果給定的是第一類浮動(dòng)基準(zhǔn)面上的地震數(shù)據(jù)，可以根據(jù)式(3)將浮動(dòng)基準(zhǔn)面上每一個(gè)CMP對(duì)應(yīng)的高程Ecmp反算出來，其計(jì)算公式為：

(9)

如果浮動(dòng)基準(zhǔn)面是通過第二類方法，即通過平均靜校正量法得到的，此時(shí)浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的起伏地表面不能直接通過式(9)計(jì)算。其中的原因可以通過分析高頻量計(jì)算式(5)～(8)得出：應(yīng)用在地震數(shù)據(jù)上的高頻量相對(duì)于平均靜校正量來說很小，僅僅是對(duì)部分高程和局部速度異常做了校正，并沒有對(duì)低降速帶進(jìn)行替換；地震反射的t0時(shí)間也沒有過多的改變，數(shù)據(jù)中還存在有低降速帶的影響；甚至在一些特殊情況，如式(6)～(8)所示的情況下，應(yīng)用在數(shù)據(jù)中的高頻量與最終基準(zhǔn)面和替換速度都沒有任何關(guān)系。因此對(duì)于平均靜校正浮動(dòng)基準(zhǔn)面上的數(shù)據(jù)，在上述情況下使用式(9)，用最終基準(zhǔn)面高程、平均靜校正量和替換速度反算浮動(dòng)基準(zhǔn)面的高程是不合理的，此時(shí)反算的結(jié)果往往會(huì)高出地表高程的平滑面。這是因?yàn)榈徒邓賻г胶?、速度越低，tcmp就越小，計(jì)算出來的高程面就會(huì)越高。

事實(shí)上，根據(jù)2.3節(jié)的分析可知，部分第二類浮動(dòng)基準(zhǔn)面(平均靜校正量法浮動(dòng)面)對(duì)應(yīng)的高程面的空間位置可以通過高頻量的計(jì)算公式得到。比如，在式(6)～(8)所依賴的近似條件下，高程面的位置可由公式中的求和項(xiàng)給出。對(duì)于存在橫向變速、高速層頂界面接近水平的情況，浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的起伏地表面為式(7)中的求和項(xiàng)與高速層頂界面高程之和：

(10)

式中：Ecmp為某CMP在浮動(dòng)基準(zhǔn)面上對(duì)應(yīng)的高程；n為CMP道集中的總道數(shù)。需要注意的是，Eh為高速頂界面的高程，在從式(5)向式(6)推導(dǎo)過程中曾假設(shè)該面是水平的，不過，進(jìn)一步分析該過程中消除替換速度項(xiàng)的過程可知，只要高速頂界面在一個(gè)CMP道集內(nèi)是呈近似線性變化的，該式都是成立的。這樣，式(10)不僅可應(yīng)用于水平高速頂界面，對(duì)于高速頂界面緩慢變化的情況，特別是山前帶中地表逐步升高的情況，只要高速頂界面足夠平滑，也是適用的。

此時(shí)，所有CMP上對(duì)應(yīng)的高程值構(gòu)成了浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的起伏高程面。需要注意的是，根據(jù)這種方法得到的起伏地表面在深度域速度建模中使用時(shí)，由于計(jì)算平均高程時(shí)使用了依賴背景速度場(chǎng)的速度變化率R，因此在起伏地表面和高速頂界面之間應(yīng)該填充背景速度Vref。

而對(duì)于式(8)所述的水平層狀簡(jiǎn)單情況，第二類浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面為：

(11)

即浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面為CMP道集內(nèi)各道炮點(diǎn)、檢波點(diǎn)高程的平均值，相當(dāng)于進(jìn)行了一個(gè)高程校正。

但是，對(duì)于第二類浮動(dòng)基準(zhǔn)面，當(dāng)高速頂界面起伏較大時(shí)，高頻量由式(5)所定義，此時(shí)浮動(dòng)基準(zhǔn)面對(duì)應(yīng)的高程面確實(shí)難以估計(jì)。這種情況下就無法直接從浮動(dòng)基準(zhǔn)面推算其高程面了，需要采用第一類浮動(dòng)基準(zhǔn)面的確定方法，以便將時(shí)間域的處理和深度域的處理結(jié)合起來；或者，在起伏地表面上直接進(jìn)行深度域的建模和成像，此時(shí)，時(shí)間域的速度成果就無法直接使用了。

5 常見的錯(cuò)誤及其分析

在實(shí)際地震資料處理過程中，經(jīng)常使用不同的地震資料處理軟件進(jìn)行時(shí)間域的處理和深度域的建模與成像，如果不清楚不同浮動(dòng)基準(zhǔn)面確定方法的區(qū)別，就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的結(jié)果。下面通過圖示來說明平均靜校正量法浮動(dòng)基準(zhǔn)面數(shù)據(jù)用于深度域建模及成像時(shí)容易出現(xiàn)的問題。

假設(shè)浮動(dòng)基準(zhǔn)面是通過平均靜校正量法得到的，從浮動(dòng)基準(zhǔn)面到固定基準(zhǔn)面的校正量為tcmp，為了便于說明問題，再假設(shè)靜校正計(jì)算時(shí)，低降速帶引起的靜校正剝?nèi)チ看笥谑褂锰鎿Q速度的填充量，導(dǎo)致tcmp<0。

如圖3a所示，此時(shí)地震道集校正到了浮動(dòng)基準(zhǔn)面，應(yīng)用的高頻量?jī)H僅是對(duì)部分高程和速度異常做了校正，沒有完成低降速帶的替換，低速帶的影響還在數(shù)據(jù)中，對(duì)應(yīng)的起伏地表高程面根據(jù) 2.3節(jié)的估計(jì)在近地表附近(紅虛線)，但是通過式(9)計(jì)算得到的起伏地表面卻到了最終基準(zhǔn)面之上(紅點(diǎn)線)。此時(shí)，將浮動(dòng)基準(zhǔn)面中分析得到的均方根速度轉(zhuǎn)換到深度域，其真實(shí)的位置應(yīng)該如圖3b所示，但是在建模時(shí)會(huì)將其填充到圖3a中由紅點(diǎn)線構(gòu)成的錯(cuò)誤的起伏地表之下，結(jié)果如圖3c所示。由此造成的結(jié)果是，模型中所有地層的高程都被抬高了，如圖3c中原本在桔黃色位置的高速頂界面上移到了近地表附近由綠線標(biāo)識(shí)的位置，考慮到這里錯(cuò)誤的起伏地表面在計(jì)算的過程中還改變了真實(shí)起伏地表的形態(tài)，因此最終不僅會(huì)導(dǎo)致成像結(jié)果中的層位在深度上向上移位，層位本身也會(huì)出現(xiàn)一定的扭曲。

圖3 錯(cuò)誤的起伏地表導(dǎo)致成像結(jié)果中出現(xiàn)深度誤差Fig.3 Depth error in migration results from incorrect migration surface

因此當(dāng)利用浮動(dòng)基準(zhǔn)面數(shù)據(jù)在深度域中進(jìn)行建模時(shí)，需要首先了解浮動(dòng)基準(zhǔn)面的確定方式。如果浮動(dòng)基準(zhǔn)面是通過起伏地表面得到的，意味著在其對(duì)應(yīng)的速度模型中，從起伏地表面到高速頂界面之間的低降速帶區(qū)域完成了速度替換，因此在從時(shí)間域轉(zhuǎn)換到深度域建模時(shí)，可以根據(jù)式(9)計(jì)算起伏地表面，并在低降速帶區(qū)域填充替換速度作為近地表模型的速度，時(shí)間域分析的均方根速度在轉(zhuǎn)換到深度域后也可以作為中深層的初始速度使用。

而根據(jù)平均靜校正量法得到的浮動(dòng)基準(zhǔn)面，在滿足一定條件時(shí)可以通過式(10)或(11)得到對(duì)應(yīng)的起伏地表，在深度域建模時(shí)需要根據(jù)具體情況在近地表填充背景速度或低降速帶速度，時(shí)間域解釋的均方根速度在轉(zhuǎn)換到深度域后也可以作為中深層的初始速度使用。但如果高速頂界面起伏較大，則不能直接計(jì)算對(duì)應(yīng)的起伏地表，在不清楚起伏地表面在空間中的位置時(shí)，深度域建模就不能直接使用時(shí)間域解釋的均方根速度，此時(shí)只能在深度域重新進(jìn)行速度分析和建模。

6 結(jié)論

浮動(dòng)基準(zhǔn)面不僅是一個(gè)起伏的高程面，還定義了地震道集處理基準(zhǔn)面的方式。本文從地震資料處理中常用的浮動(dòng)基準(zhǔn)面的定義出發(fā)，討論了浮動(dòng)基準(zhǔn)面的確定及其物理意義，以及浮動(dòng)基準(zhǔn)面和起伏地表面的關(guān)系；提出了將浮動(dòng)基準(zhǔn)面數(shù)據(jù)用于疊前深度域起伏地表建模和偏移成像的思路,最大限度保留了數(shù)據(jù)中的t0時(shí)間；指出了根據(jù)浮動(dòng)基準(zhǔn)面數(shù)據(jù)進(jìn)行深度域建模時(shí)容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤做法及其產(chǎn)生的后果。本次研究為將時(shí)間域中的浮動(dòng)基準(zhǔn)面處理和深度域中的起伏地表建模和偏移成像結(jié)合在一起提供了有益的參考。