折射静校正在松辽盆地地震处理中的应用及效果

刘喜祥，宋元威，仝敏波，张永飞

(1.陕西延长石油(集团)有限责任公司 研究院，陕西 西安 710075;2.延长油田股份有限公司 勘探开发技术研究中心，陕西 延安 716000)

根据地震波传播的基本理论，地震波勘探的基础假设条件为地面水平、地下介质均匀，但实际野外地震采集时的观测与理论并不能完美吻合，地表的起伏、低降速带厚度和浅层速度的异常变化，以及炮点、检波点高程的差异，都会造成地震波在到达各接收点时时间上的差异，为了消除地表因素带来的不良影响，使畸变的时距曲线恢复成双曲线关系，真实地反映地下的地质情况，这就需要进行静校正处理。静校正是地震波勘探中较为重要和复杂的环节，著名的地球物理学家迪克斯教授生前曾说，解决好静校正就等于解决了地震勘探中几乎一半的问题，特别是在三维地震勘探中，对地下小幅构造的精度要求较高，静校正就显得尤为重要。

松辽盆地大部分的地表高程变化不大，静校正问题不突出。但松辽盆地的第四纪沉积不均匀、高岗、沼泽地、水泡子、山前等地表情况的差异，地表高程起伏不定，存在着严重的静校正问题。随着三维地震采集的应用和三维勘探面积的不断扩大，野外地震采集采用的微测井或小折射进行的静校正测量，测点过稀，控制不了低速带的厚度和速度的变化带来的不良影响，地震处理时会造成很大的静校正误差，严重影响了地震处理成果的分辨率和信噪比。针对以上问题，我们在生产处理中，应用三维折射静校正技术，重新计算工区内所有炮点和检波点的静校正量，来解决松辽盆地静校正的中低频分量和部分高频分量，较好的解决复杂地表条件下野外近地表风化层引起的静校正问题，对改善地震处理的质量和提高信噪比是有效的。

1 三维折射静校正的基本原理

地震折射静校正的信息来源于地震采集时生产炮的初至信息，即:风化层底面(即高速层顶界面)是一个良好的折射界面。地震采集时当炮检距达到一定的距离时，记录初至为上述界面的折射波，通常称为地震初至折射波。

折射静校正方法是从初至折射时间中计算长波长和短波长静校正量。

其基本理论模型如下:

式中，t(n，m)为第n炮第m检波点的初至时间;S(m)为第n炮的炮点延迟时间;R(m)为第m检波点的延迟时间;d(k)为从第n炮点到第m检波点之间的第k段的距离;v(k)为从第n炮点到第m检波点之间的第k段的风化层速度;s(n)为第n炮点的剩余野外静校正量;r(m)为第m检波点的剩余野外静校正量。详细的理论推导见参考文献［1，2］。

2 三维折射静校正方法的实现

当风化层底面(即高速层顶界面)变化平缓，地表水平，近地表速度稳定时，则共炮点道集的初至曲线比较平滑，不存在静校正问题，我们拾取的折射波初至时间也是比较平稳的，曲线之间相互平行，这些共偏移距初至曲线与它们的折射界面也有一定程度的相似性。但实际上风化层的厚度是变化的，速度也是变化的，导致共偏移距初至曲线也是变化的。因此用一定的拟合步长，对这些共偏移距初至曲线进行拟合。然后将拟合时差分解成炮点剩余静校正量和检波点剩余静校正量，并应用到折射初至时间上进行校正，如果我们所计算的静校正量正确，则校正后的共偏移距初至曲线比较平稳，否则，再对静校正后的共偏移距初至曲线进行拟合，反复迭代，直到满足条件为止。进行三维折射静校正的步骤如下图1流程所示。

具体做法如下:

(1)折射静校正的基准面的确定。基准面是用户在一个工区内所选用的参考面，对于松辽盆地，地表高程变化不大，基准面一般采用水平面，根据纯基准面静校正可能小，满足处理上叠加、偏移需要的原则，我们一般求取工区范围内的平均地表高程并作平滑，来做为折射静校正计算的基准面;

(2)人工拾取参考初至时间。选取初至较好有代表性的一炮，拾取其初至时间，作为其它炮的参考初至时间。如果人工逐炮拾取，效率较低，会影响资料处理的进度，因此，我们要尽量的让计算机自动拾取。在求取了参考初至时间后，根据用户给定的空间时窗长度自动判别，通常我们给100 ms，它是以初至时间为中心的某一范围;

(3)利用培训好的神经网络进行自动逐炮初至拾取，由于三维工区地表条件变化大，不同束之间或同一束内部，可能需要对神经网络用新数据重新进行培训，以达到较好的拾取效果;

(4)交互修改自动拾取的结果。由于地表条件的差异使野外采集资料的初至不稳定，在自动拾取时无法保证拾取的结果都是正确的。另外，低降速带底面(即高速层顶界面)也不是稳定不变的，导致折射波也存在差异，一些地段为初至波，一些地段可能不是初至波，而我们在计算静校正量时，折射波的初至时间要求是同一个稳定折射层的，因此我们需要交互修改自动拾取的结果;

图1 折射静校正流程图

(5)共偏移距初至曲线拟合。野外采集资料的初至无法保证来自于同一个折射层，我们也不必利用采集资料的所有初至。通常情况下，我们的算法要求来自于同一折射层的初至时间，因此我们可以选择一段偏移距的范围，保证这个范围内的初至来自于同一折射层，利用这段资料做初至曲线拟合。

(6)对折射波初至时间进行静校正。首先将计算的校正量分解到炮点和检波点上，并应用到初至折射时间上进行校正，使共偏移距曲线相互平行，变化平缓。一般停止迭代的标准是，计算的校正量小于一个采样间隔时，就认为满足条件，否则，继续计算，通常迭代3到5次就可满足收敛条件。

3 应用实例

本次实例所用三维资料位于松辽盆地南部长岭断陷中部隆起地带，工区地势较为平坦，平坦区域(中部)为草垫子，局部区域有高岗(南部、北部岗子已连片，并且岗子上多为片林)，全区海拔在150 m－200 m。区内村庄较少，多集中在南北部两侧，全区共计大小村镇三十多个，一个较大的水泡子。本区地表被农田、草场和碱地、林带、高岗等所覆盖。浅层地震地质条件较复杂，局部地区激发和接收条件较差。

为了分析该工区的静校正问题，绘制了检波点高程平面图以及野外静校正量平面图和折射静校正平面图(如图2，图3，图4)，从对比可以看出，由于野外小折射资料的测量受地形、地貌的影响较大，以及人工解释时的人为因素，图2与图3比较，虽然符合高程曲线的变化规律，但一致性较差。对比图2与图4，可以看出两者的一致性较好，折射静校正基本反映了地表的真实情况。

当地表地形起伏和低速带速度连续变化大于一个排列长度时，可以造成较大的静校正中低频分量，导致记录时间产生失真，造成反射层地质构造形态发生畸变，从图5为过水泡子的初叠剖面可以看出，图6为过水泡子的野外静校正剖面，图7为过水泡子的折射静校正的剖面，后两者经过相同的处理流程，从对比可以看出，野外采用的微测井或小折射静校正，由于测点过稀，控制不了低速带的厚度和速度的变化，与折射静校正在局部区域的差异可达到15 ms左右，这足以形成小幅度假构造，而经过折射静校正后基本解决了此问题，使反射层的连续性变好，信噪比提高，而且一些由于成像差而出现的假断层和小构造消失。

图2 地表高程平面图

图3 野外静校正平面图

图4 折射静校正平面图

图5 初叠剖面

图6 野外静校正剖面

图7 折射静校正剖面

针对松辽盆地存在的地质问题，提出了高精度的静校正技术。而静校正即是一项复杂的工作，但又是必须做好的一项工作，它的好坏直接关系到数据处理的成败，而折射静校正技术的主要特点是采用对比折射法延迟时求解，其精度不受弯曲折射界面和速度的影响，适用于山地、丘陵、草甸、沙岗、林带等复杂地表，在共炮、共检、共偏移距、空间、时间域一次性实现炮检点延迟时的最小二乘法分解，因此能很好的解决中长波长静校正问题。

在近几年的资料处理中，将此技术与野外微测井、小折射得到的静校正量作对比试验，结果表明，在共偏移距剖面上，经过折射静校正后的初至光滑，而野外静校正量的应用未能使初至校齐，尤其是在地表差异剧烈之处(如图8、图9、图10)。在叠加剖满上，相比较而言，折射静校正后的剖面连续性变好，信噪比提高，而且，一些由于成像差而出现的假断层和小构造消失。实际证明此技术可以很好的解决松辽盆地的静校正问题。

图8 原始共偏移距剖面

图9 野外静校正共偏移距剖面

图10 折射静校正共偏移距剖面

4 结论

(1)由于松辽盆地折射层较稳定、野外原始地震资料初至波效果较好。因此，地震处理时采用三维折射静校正，较好的解决了松辽盆地地震资料的中、低频分量和部分高频分量，处理效果较好。

(2)折射静校正的效果与折射静校正的参数选择有密切关，这些参数包括基准面的选取、初至时间偏移距的选取、风化层厚度与速度的选取等。因此，折射静校正处理之前应对工区的近地表地震地质条件有充分的了解。

(3)由于野外微测井或小折射测点过稀，控制不了低速带的厚度和速度的变化带来的不良影响，使地震处理时部分地区造成了较大的静校正误差，而三维折射静校正可以弥补野外静校正量的不足，较好的解决复杂地表条件下的静校正问题。

［1］［美］渥·伊尔马滋著，刘怀山等译.地震资料分析［M］.北京:石油工业出版社，2006.

［2］Taner M T，L Lu and E Baysal.Unified method for 2D and 3D refraction statics with first break picking by supervised leaning［C］.International Meeting of Society of Exploration Geophysicists，1998.

［3］李庆忠.走向精确勘探的道路［M］.北京:石油工业出版社，1994.

［4］王彦春.交互迭代静校正法［J］.石油物探，1998，37(2):63－70.

［5］熊翥.复杂地区地震数据处理思路［M］.北京:石油工业出版社，2002.