表層約束下的靜校正方法在戈壁地區的應用分析

劉二鵬　汪玉玲

摘要：戈壁地區復雜的表層結構，橫向上地層巖性、厚度的急劇變化導致靜校正工作存在較大的困難。通過對表層調查約束下的層析靜校正、人工靜校正、折射靜校正方法的原理及實現過程、實現條件進行分析，結合工程實例對經過不同靜校正方法處理的單炮、疊加剖面進行對比分析，表明表層調查約束下的層析靜校正方法對解決戈壁復雜表層條件下的靜校正問題有明顯技術優勢。

關鍵詞：靜校正；戈壁地區；表層調查；約束

前言

靜校正方法作為地震資料處理的關鍵一步，歷來為地震勘探工作者所重視。其主要是由于地形起伏變化引起的表層結構復雜，低降速帶的分布不均勻，從而導致野外接收到的地震資料時距曲線不完全是一條雙曲線，而是一條畸變了的曲線，不能正確地反映地下的構造形態。因此必須探究地形、地表結構對地震波傳播時間的影響，設法把由于激發和接收時的地表條件變化所引起的時差找出來，再對其進行校正，使畸變了的時距曲線恢復成雙曲線，以便能夠正確地解釋地下的構造情況。因此，靜校正在資料處理中是一項重要的基礎工作，它對提高疊前道集的信噪比、疊加效果、精確成像都起著舉足輕重的作用，不僅影響疊加剖面的信噪比和縱向分辨率，同時又影響速度分析的質量及時深轉換速度的求取。靜校正技術發展到現在，發展出了適應多種表層情況和不同地形條件下的方法。目前主流的方法有三種：人工靜校正、初至折射靜校正、初至層析靜校正。其方法各有專擅，不能籠統的去說明哪一種方法適合那種地形，需要根據實際地形條件及表層情況去分析論證出最為恰當的靜校正方法[1-4]。

戈壁地區大部分地表起伏變化不大，地表覆蓋著較厚的風化巖石顆粒，新生界松散層厚度橫向變化大。新生界下部基巖面巖性變化大，其下的構造大部分地區較為復雜，地層傾角變化較大，表層結構復雜，對靜校正方法有更加迫切的要求。戈壁地區以往地震工作程度低，大部分地區屬于勘探空白區，且地層的橫向變化較大，靜校正方法無法依靠前人的經驗來選擇，單純的人工靜校正、折射靜校正和層析靜校正都無法準確建立符合實際情況的近地表速度模型，而采用表層調查約束下的層析靜校正方法能夠更加準確地建立貼合實際的近地表速度模型。

1. 表層約束下的靜校正方法分析

人工靜校正方法利用表層調查的結果確定低降速帶的厚度和層速度，計算出旅行時；再將低降速帶用統一的替換速度填充，建立近地表速度模型，計算出速度替換后的旅行時；兩者的差值再結合高程靜校正的靜校正量，即得出最終的人工靜校正量。該方法適用于表層結構簡單，橫向分布均勻區域的資料處理，其應用前提條件是已有較密集的低降速帶調查資料，既能計算出較正確的近地表模型和靜校正量，但戈壁地區表層結構復雜，橫向速度變化大。因此，人工靜校正方法并不適用于戈壁地區。

人工靜校正量分為低降速帶靜校正和地形靜校正兩個分量。計算公式如下：

TD=H0～1/V-H0～1/V0～1 TD為低降速帶靜校正量（ms）

TE=（SRD-ELE）/V TE為地形靜校正量（ms）

TR=TD+TE TR為人工靜校正量（ms）

V0～1為低降速帶平均（m/ms） H0～1為低降速帶厚度（m）

ELE為地表高程（m） SRD為地震處理基準面

V為替換速度

初至折射靜校正方法原理是假設表層可看做由多個局部近似水平層組成，地震波以臨界角傳入折射界面，其將初至分解為延遲時和折射波速度，再轉換成厚度，建立近地表速度模型[5]。其實現過程為通過拾取同一折射波的初至，獲得地震波在折射界面之上的旅行時和折射波速度，得到初始速度模型，反演出低降速帶底界面深度模型，以統一的替換速度填充，再結合基準面高程等建立符合表層情況的近地表模型，求出折射靜校正量。該方法適用于表淺層復雜的資料處理，其應用前提條件是來自同一層折射界面的初至折射波清晰，有較多道數能夠連續追蹤拾取，并已有一個接近實際的低降速帶平均速度，既能計算出正確的表淺層模型和靜校正量。戈壁地區表層結構較復雜，巖性、厚度等橫向變化大，構造作用強烈，地層尖滅情況時有發生。很難形成一個穩定、連續的折射界面，所以初至折射靜校正方法難以在戈壁地區普及。

初至層析靜校正方法根據潛行波理論，通過單炮的初至獲得初始表層速度，經試驗給定一定間隔的網格建立初始速度模型。再根據射線追蹤得到理論旅行時，求出其與實際初至的時差，根據時差計算速度的變化，修正初始模型，迭代計算至滿足精度要求，就得到了準確的近地表速度模型[6]。

初至層析靜校正的基礎是初至拾取，初至拾取時應注意以下幾點：應拾取直達波和各個折射波的同一個相位時間，盡量做到每一個接收點都有初至時間控制。層析靜校正速度模型反演計算時，利用直達波、淺層折射波的初至進行速度模型反演，層析靜校正面元劃分時橫向一般為CDP點距，縱向一般為CDP點距的1/3，面元太大時計算精度不高，面元太小時反演模型不穩定，層析靜校正的關鍵是替換速度的選定，反射波的最淺目的層為正常高速層，替換速度要選定為接近最淺正常高速層的速度，并且全區該速度層的形態最穩定、最光滑，若選定更深的、更大的速度為替換速度，會影響最淺目的層反射波的形態，并且靜校正量太大也會影響各個目的層反射波的疊加速度分析和影響時深轉換速度的求取[7-8]。

該方法適用于表淺層復雜的資料處理，尤其是折射波速度變化大、分層比較嚴重地區，其應用前提條件是直達波、折射波的初至清晰，既能計算出正確的表淺層模型和靜校正量。該方法適合在表層結構復雜，橫向變化劇烈的戈壁地區使用。

初至層析靜校正過程中由于初始模型被網格化為一系列面元，內插了大量估算值，存在多解性，從而影響近地表模型的精度。采用足夠密集的表層調查成果去約束層析靜校正，既能控制初始模型，也能控制反演過程中的低降速層的速度范圍。使近地表模型更貼近實際情況，盡可能的減弱這種多解性，提高靜校正的精度[9]。

2. 實例分析

戈壁某工區涵蓋數個構造區域，區內地形起伏不大，表層結構復雜，淺部地層橫向變化較大。低速帶速度344m/s～713m/s，厚度0.75m～8.2m；降速速帶速度930m/s～1240m/s，厚度0m～12.58m；新生界高速層的速度1530m/s～1936m/s，一般為1800m/s。根據原始地震記錄來看（圖1），初至波清晰，直達波和多層折射波同時存在，同一單炮速度變化大、分層現象相當嚴重。同一測線一定間隔的單炮中同一層初至波漸漸消失，難以追蹤同一層的初至波（圖2）。區內存在嚴重的靜校正問題，處理過程中難以消除地質假象，影響疊加成像精度。因此，我們采用了由表層調查成果約束的初至波層析靜校正技術用于區內地震資料處理，同時與人工靜校正、初至波層析靜校正進行對比論證。

工區替換速度選定為1800m/s，統一基準面為950m。

工區做了一定數量的低降速帶調查工作，使用野外人工靜校正，可以計算出基本正確的低頻靜校正量，不能計算出正確的高頻靜校正量，因此不適合單獨使用野外人工靜校正。工區雖然直達波、折射波的初至清晰，但是從本區的原始單炮上分析：直達波僅有2～3道，折射波速度變化大、分層比較嚴重，來自同一層折射界面的初至折射波道數較少，并且同一層的折射波難以追蹤，（圖1、2），不適合使用初至折射靜校正。單獨使用層析靜校正，可以計算出正確的速度模型和高頻靜校正量。但由于直達波道數太少，只有1-2道，不能計算出正確的淺層模型。采用表層調查成果約束層析靜校正，將層析靜校正量分為低頻和校正量兩步，利用低降速帶調查成果約束計算低頻分量，與層析的高頻分量相加形成最終靜校正量。通過原始單炮和分別經過人工靜校正、層析靜校正、表層調查約束的層析靜校正后的單炮對比（圖3）：表層調查約束的層析靜校正后的單炮的初至得到了較好的修正。通過分別經過人工靜校正、層析靜校正、表層調查約束的層析靜校正后的時間剖面與原始剖面進行對比（圖4）：表層調查約束下的層析靜校正很好地解決了本區的靜校正問題，低頻分量得到了較好的約束，更貼近實際的近地表模型。消除了剖面中的地質假象，提高了疊加剖面的成像質量。

3. 結束語

表層調查約束下的層析靜校正能夠建立更加精確的近地表模型，適應戈壁地區復雜的表層條件下地震資料處理的要求。表層調查工作越詳細，越能夠保證近地表模型的準確度。

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