几种静校正方法在苏里格气田的应用

刘秋良，冯会元，汪清辉 （中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃兰州730020）

陈 娟 （长庆油田公司勘探开发研究院，陕西西安710018）

周齐刚，许建权 （中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃兰州730020）

几种静校正方法在苏里格气田的应用

刘秋良，冯会元，汪清辉 （中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃兰州730020）

陈 娟 （长庆油田公司勘探开发研究院，陕西西安710018）

周齐刚，许建权 （中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃兰州730020）

苏里格气田地表条件复杂，北部为沙漠、草原区，南部为黄土塬地貌，沟壑纵横、梁峁交错。如何解决不同地表类型的静校正问题是地震资料处理的关键。探讨和分析了折射波静校正、走时层析反演静校正和初至波线性拟合静校正等方法在该气田多个工区的应用效果。结果表明，折射波静校正方法对于具有稳定折射层的地区，应用效果较好；走时层析反演静校正是一种非线性反演近地表速度模型的方法，可以有效地解决复杂地区的静校正问题；初至波线性拟合静校正是一种剩余静校正方法，可以进一步解决残余的静校正。因此，解决苏里格气田复杂地表的静校正问题必须根据实际地表地质条件，采用组合静校正，实现多种静校正方法的优势互补和有机组合。

静校正；折射波；走时层析反演；线性拟合；苏里格气田

在复杂地表区建立可靠的近地表速度模型难度极大，主要原因是地表类型复杂多变，不同的低降速带模型差异较大，必须选用不同的近地表速度模型反演方法。地震资料处理中，近地表模型反演方法主要有两大类：折射法和走时层析反演法。折射法基于简单的水平层状模型假设，稳定性好、计算效率高，在存在稳定折射层的地区，一般可以取得理想的效果，但在复杂山地，该方法失效。走时层析反演法理论上比较完善、算法比较灵活，可以有效地解决表层低降速带速度变化剧烈的地区的静校正问题，但是由于介质被网格化为一系列单元，引入了大量的未知量，而层析反演问题常常是欠定的，需要间接的正则化约束，反演难度大，存在多解性和稳定性问题。

鄂尔多斯盆地面积37×104km2，是我国第2大沉积盆地，含有丰富的油气资源，具有很大的开发潜力，是中国西部油气勘探的重要领域。苏里格气田位于鄂尔多斯盆地西北部，横跨伊陕斜坡、伊盟隆起两个构造单元。该区地表条件复杂，北部为沙漠、草原区［1］，地表为第四系沙层和沙土层，下伏白垩系砂岩。沙层和沙土层为低速层，其厚度相对稳定，层速度300～800m／s；白垩系砂岩为高速层，层速度约为2400～3000m／s，速度稳定。尽管该区地势相对平坦，但静校正问题比较严重。南部为黄土塬区［2］，沟壑纵横、梁峁交错，表层低速带纵、横向变化较大，静校正问题非常严重。解决好苏里格气田不同地区的静校正问题是地震资料处理的一个难点［3～6］，也是提高成像精度的关键所在。为此，笔者探讨和分析了折射波静校正、走时层析反演静校正和初至波线性拟合静校正等方法在该气田多个工区的应用效果。

1 折射波静校正

折射波静校正是利用初至折射波旅行时计算静校正，基本的假设条件是存在稳定的折射层，表层速度和厚度纵横向变化不太剧烈。折射波静校正假设近地表模型由几个局部水平层构成，认为初至时间为沿着折射界面传播的首波起跳时间［7］，根据初至波旅行时间，建立数学模型［8］：

式中，t为初至波折射旅行时间，s；τs为炮点延迟时间，s；τd为检波点延迟时间，s；Xsd为炮检距离，m；v1为基岩速度，m／s。

然后将初至时间分解为炮点、检波点延迟时间和以折射层速度从炮点到检波点的水平距离传播时间。最后利用首波在折射界面上的入射角是临界角的假设，转换延迟时间为层厚度：

式中，hs为炮点风化层厚度，m；hd为检波点风化层厚度，m；v0为风化层速度，m／s；α为折射临界角，（°）。

折射波静校正实现过程为：①进行初至拾取［9］，在拾取过程中必须追踪同一折射层；②根据折射波初至时间求取折射层速度，得到折射层速度模型；③求得炮点和检波点延迟时间，反演出折射界面深度模型；④根据低速带的速度模型、深度模型、基准面高程、替换速度求得静校正量；⑤将计算出的静校正量应用到地震记录中。

苏里格气田西、东区地表起伏较大，但风化层速度比较稳定，具有比较稳定的折射界面，折射波静校正比较适合该地区。实际处理效果表明，折射波静校正方法在解决苏里格西、东区的静校正问题时效果较好［10］。图1为苏里格气田西区L001测线折射波静校正前、后单炮记录对比图，明显看出，折射波静校正前反射波双曲线发生扭曲畸变，折射波静校正后反射波双曲线特征得到恢复，静校正问题得到了较好解决。图2为该测线折射波静校正前、后的叠加剖面对比图，可以看出，采用折射波静校正方法处理后，目的层段的连续性和信噪比有很大提高。

图1 苏里格气田西区L001测线折射波静校正前（a）、后（b）单炮记录对比图

图2 苏里格气田西区L001测线初至折射波静校正前（a）、后（b）的叠加剖面对比图

2 走时层析反演静校正

走时层析反演静校正方法是利用地震记录中的初至信息（包括直达波、折射波、回转波等）反演地下介质的速度分布，从而计算静校正量的一种静校正方法［11］。由地震射线理论可知，地震波旅行时T与层速度v之间的关系可表示为［12］：

式中，R（v）为射线路径，是积分曲线，它是速度v（X，Z）的函数；X为空间坐标的水平方向距离，m；Z为空间坐标的深度方向距离，m；dl为沿射线路径R（v）的微分量；l为射线穿过的空间网格单元的距离，m。记s（X，Z）＝1／v（X，Z）为介质的慢度函数，则式（3）可表示为：

将式（4）离散化，可写成如下矩阵形式：

式中，M是与慢度有关的射线路径微分矩阵；ΔS是慢度修正量；ΔT是实际初至时间与反演旅行时间之差［13］。M、ΔS、ΔT形式如下：

在实际进行计算时，先给定一个初始慢度s0，用该模型计算射线路径和理论旅行时间，然后求出慢度s0的扰动量s0，得到新的慢度s1＝s0＋s0；再用修正后的慢度s1重新计算射线路径和理论旅行时，求出s1的扰动量s1，得到新的慢度s2＝s1＋s1。如此反复迭代，直到计算的理论旅行时间与实际旅行时间之差小于给定的误差值为止［14］。

该次研究中反演采用联合迭代重建算法（Simultaneous Iterative Reconstruction Techniques，以下简称SIRT）。SIRT是通过迭代来求解式（5），它考虑了穿过同一单元的多条射线的平均效应。SIRT利用单元网格中所有射线的平均慢度修正量，可以消除某些干扰和随机测量误差，反演结果比较稳定可靠。但是SIRT要求地下网格单元要有足够的射线密度，射线密度较低时，反演的结果不稳定。和别的层析静校正算法一样，SIRT对初至波的质量依赖程度高，对旅行时间的变化比较敏感。为此，采用小折射、微测井等硬数据进行模型约束的层析反演静校正，一方面可以克服层析反演的多解性，提高稳定性，另一方面可以解决小炮检距初至质量不高的问题，提高近地表建模精度。同时，通过层析反演静校正和初至拾取的多次迭代，提高初至拾取的准确度和稳定性。在测线的边界，由于覆盖次数不高，反演精度降低，可以进一步采用初至波线性拟合静校正技术。

苏里格气田南部黄土塬区地表多被巨厚黄土覆盖，沟壑发育，地表起伏大，静校正问题十分突出。由于巨厚黄土层垂向速度呈线性变化，成层性不好，不适合层状模型假设，折射波静校正方法不适应，而走时层析反演静校正方法在该地区具有明显优势。实际处理效果证明，走时层析反演静校正能够较好地解决由折射波静校正方法带来的串相位及长波长的静校正问题。图3为苏里格气田南部L002测线折射波静校正与走时层析反演静校正叠加剖面对比图，可以看出，应用折射波静校正的叠加剖面上目的层段出现串相位现象，而应用走时层析反演静校正方法后该问题得到了解决，同相轴连续性明显提高。

3 初至波线性拟合静校正

在一些测线的边界，常常由于覆盖次数不满，应用折射波静校正或走时层析反演静校正后依然存在着静校正问题，针对该类问题，可以应用初至波线性拟合静校正方法来解决。具体做法是在应用了一次静校正后的单炮记录上进行初至时间线性拟合（如果近地表模型比较复杂，也可以进行高次项非线性拟合）。线性拟合最重要的参数是拟合半径，拟合半径过大，会带来长波长问题，拟合半径过小，短波长问题不能很好地解决，应该根据实际地质情况选取合适的拟合半径。拟合道集的初至时间和未拟合道集的初至时间相减，求取一个剩余时差，把这个剩余时差进行地表一致性分解，得到炮检点的剩余静校正量，将剩余静校正量加到初始静校正量中即可得到炮检点的总静校正量。初至波线性拟合静校正方法是对一次静校正方法的补充，目的是解决一次静校正后的残余静校正，不能单独使用。

图4为苏里格气田南部L003测线单炮记录应用走时层析反演静校正后还存在剩余静校正问题，在此基础上再应用初至波线性拟合静校正，较好地解决了测线边界的静校正问题。

图3 苏里格气田南部L002测线折射波静校正（a）与走时层析反演静校正（b）的剖面对比图

图4 苏里格气田南部L003测线初至波线性拟合静校正前（a）、后（b）的单炮记录

4 结 论

1）苏里格气田地表复杂多变，原始资料静校正问题严重，解决好静校正问题是该地区资料处理过程中的重要工作。

2）折射波静校正方法能够较好地解决具有稳定折射层速度（如苏里格东、西区）的静校正问题。

3）在地表起伏较大、速度变化剧烈的地区，走时层析反演静校正能够比较准确地反演地下介质的速度模型，可以较好地解决复杂地表的静校正问题。

4）应用折射波静校正、走时层析反演静校正等一次静校正后，可能存在残余的静校正问题，尤其是测线的边界存在边界效应，应用初至波线性拟合静校正能够进一步解决剩余静校正问题。

5）解决苏里格气田复杂地表的静校正问题，必须根据实际地表地质条件，采用分步、多方法的组合静校正，实现多种静校正方法的有机组合和优势互补。

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［编辑］ 龙 舟

72 Application of Static Correction Methods in Sulige Gas Field

LIU Qiu－liang，FENG Hui－yuan，WANG Qing－hui，CHEN Juan，ZHOU Qi－gang，XU Jian－quan

（First Authors Address：Northwest Branch，Research Institute of Petroleum Exploration and Development，PetroChina，Lanzhou730020，Gansu，China）

The surface condition of Sulige Gas Field was complex and variegated，its northern part was boundless desert and prairie，and southern part was loess plateau with cross gullies.How to solve the static correction problem was the key factor of seismic data processing.The effect of application of the methods of refraction wave static correction，traveltime tomographic inversion static correction and first break linear fitting static correction were studied and analyzed in seismic data processing of different operation areas in Sulige Gas Field.The results show that for some areas with invariable refracting layer，the refraction wave static correction is a preferred choice；travel－time tomographic inversion is a method that nonlinearly inverts the velocity model of near surface and it is better to solve the statics problem in complicated area；first break linear fitting static correction is a residual static correction，and it can solve the problem of residual statics.To solve the problem in Sulige Gas Field should be Based on the actual surface and geologic conditions，ajoint application of static corrections is used to realize the advantage of each staticcorrection，it is a good method for preferably solving static problem of complex surface conditions in Sulige Gas Field.

static correction；refraction wave；travel－time tomography inversion；linear fitting；Sulige Gas Field

book=192,ebook=192

P631.44

A

1000－9752（2012）06－0072－05

2011－12－20

刘秋良（1965－），男，2009年中国石油大学（华东）毕业，工程师，现主要从事地震资料处理及方法研究工作。