地震资料连片静校正方法的实现方法

2012-09-18郑鸿明薛为平刘宜文

物探化探计算技术 2012年3期

关键词：连片表层校正

郑鸿明，薛为平，刘宜文，崔琴，王晓

（新疆油田公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆乌鲁木齐 830013）

地震资料连片静校正方法的实现方法

郑鸿明，薛为平，刘宜文，崔琴，王晓

（新疆油田公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆乌鲁木齐 830013）

为了落实地质格架构造的特征，建立井震统一的等时层序结构。很多探区陆续开展了多区块的连片地震资料处理，而且连片块数越来越多，面积越来越大。由于连片处理涉及的各区块，所以往往信噪比、分辨率、波形特征等因素差异较大，增加了处理难度，特别是连片静校正技术制约着连片处理的效果。通过对影响连片静校正因素的分析，这里提出了进行连片静校正计算的四种方法，在实际应用中均取得了良好效果。同时也指出了连片静校正所产生的弊端和引起的误差。正确认识连片静校正所带来的利弊，能够更好地避免构造解释或寻找圈闭带来的失误。

连片静校正计算；闭合差分析；表层模型建立

0 前言

静校正是地震资料处理的基本过程，也是决定地震资料处理成像品质的关键步骤［1］。连片静校正是将连片的区块视为一个区块进行统一表层建模、统一计算，将地表的观测面校正到给定的基准面上。也有很多论文［2～6］，从不同角度研究了连片静校正建模的基本方法，有效地消除了块与块之间静校正闭合差。连片静校正的关键在于块与块的衔接或重叠部份，对大多数地区来说，它所产生的误差被边界问题以及混叠所掩盖。在一些特殊情况或低降速带厚度较大的区域，由于不同区块采集年代的跨越，表层结构的时变性（潜水面的变化、沙丘的迁移等）所引起的闭合差就会突显出来，虽然静校正闭合了，但叠加剖面仍存在闭合差。

作者在本文中，针对连片静校正中所固有的一些问题进行了分析，并提出了连片静校正计算的四种方法，同时分析了应用不同方法应具备的条件，和做好连片静校正的思路，以及对连片静校正所产生误差的认识。

1 连片静校正的影响因素及难点

按道理，连片静校正与单区块的静校正方法没什么区别，只要将不均匀表层产生的延迟时从地震记录中减掉，再由低降速带底界至基准面填充等速介质即可。但往往由于主观因素和客观因素的存在，给连片静校正方法带来很多困难，主要表现如下：

（1）连片区块的总面积较大，表层介质和结构差异也大。这是因为各种静校正方法都有各自的限制条件，同一种静校正方法很难适应所有区块的整体表层结构建模。

（2）各区块表层调查方法不一样，各区块针对表层的结构和介质，往往以一种特定的调查方法为主。而不同方法之间精度不一样，将会引起闭合问题。

（3）单独建模计算的静校正量，由于各种因素的累计误差，闭合差根源无确定性的解，因而没有直接解决闭合差的可行性方法。

（4）如果应用折射初至时反演静校正，连片工区面积很大，通常没有可供连续追踪的同一折射界面，而改变追踪的折射面又容易串层。由于高速层的速度变化范围增大，填充速度也不好确定，填充速度与高速层速度的差异，在高速层顶界面起伏的情况下，同样会带来长波长问题。

（5）客观原因。由于不同季节环境气温的变化，冬季和夏季表层被冻结或非冻结，地震波的传播速度也会发生变化。在雨季或旱季施工，近地表含水量对速度也有影响，潜水面的高低也可能发生变化。在沙漠区因风力作用沙丘会漂移，使同一位置不同年度测量的高程不同。

（6）采集原因。不同地震仪器之间的本身误差，同一个调查点小折射和微测井的解释成果的误差，组合或非组合造成的初至时间差，以及井炮或震源之间的相位差。

（7）计算原因。拼接点就在边界，而边界由于覆盖次数低，统计效果差，精度不高。折射静校正虽然可以连片建模计算，但由于炮检关系是以区块区分，延迟时仍然是相对独立的，不能平稳过渡，静校正方法的不同也是产生闭合差的原因。

（8）人为原因。比如解释小折射、微测井资料，由于认识的差异造成解释或划分层位的差异。应用静校正软件拾取初至时，不同区块的分析人员划分折射层段的差异，以及应用人员的理论水平和应用水平的差异，都会造成最终结果的差异。

（9）区块之间方位角产生的差异，特别是利用初至反演近地表模型的时候，在区块的重叠部份，即便是同一地面位置，由于浅层折射传播路径差异，静校正量也不一样。

（10）由于连片涉及的表层区域很大，跨越不同的表层结构，模型反演或静校正计算过程中的一些关键参数很难做到全区都适应，这也是连片统一建模值得注意的一点。

连片静校正存在诸多不利因素，有些是可以克服的，有些是无法克服的，很多人认为统一结构建模就可以消除闭合差。实际上，不同时期表层结构的变化，已经被当时作用于地震数据，统一结构建模无疑模型是统一了，可是地震数据的时差并没有完全消除。因此，统一表层结构建模虽然相对能够减小闭合差，但不能从根本上解决闭合问题。

根本的方法是对于整个连片区块，能找到一个与上述因素无关的地质界面（这个界面应该存在，但比较深），用各自的表层模型去校正各自的地震数据，肯定能够消除闭合差，用不着统一建模计算静校正，但困难在于此界面以上的时深关系不易获得。而人为地用同一个模型得到的静校正量去校正同一区域内不同区块的地震数据，可能与我们消除闭合差的初衷相反，产生新的闭合时间差。由于表层客观条件的变化没有规律可寻，也不是一个固定的常量，增加了拼接的难度。

2 连片静校正的技术方法

连片静校正区块之间的接触关系，可能是直接连接（一次覆盖或满覆盖连接），也可能是相互重叠一部份（甚至重叠的更多）。无论怎样，同一个物理点不可能有两种表层模型结构。

近年来，为了满足区域性的地震资料解释，三维区块的拼接处理越来越多，拼接块数也越来越多。单区块静校正计算，由于在同时间采集的地震数据与近地表有关的施工参数或施工环境相对保持了一致性，不存在时变问题。但不同区块之间的连片静校正计算，相对来说，带来很多不利于连片建模的因素，在拼接处静校正出现的问题较多。经调查，主要有低降速带底界不闭合、拼接处低降速层速度的差异导致静校正出现闭合差。

在现有的条件下，对于连片静校正计算主要有以下几种方法。

2.1 依靠原有的控制点信息，重新建立表层结构模型

这种方法比较简单，是连片静校正中常用的一种方法，但要求一定的控制点密度，以便能够描述表层结构的变化规律。其优点是：在控制点信息准确的前提下，影响构造形态的长波长静校正的因素便于控制，短波长的精度依赖于表层结构的复杂程度。因为控制点之间的模型参数全靠内插得到，内插的数学方法尤为重要。但它也存在一些缺陷，表现在建立准确模型难，需要取全取准控制点信息所以需要有丰富经验的人进行较深入的分析和研究。为了确保模型的精度，对于控制点稀、低降速带变化大、控制点密度不足的地段，或有利的构造区域和隐蔽油藏区域，需静校正研究人员和综合解释人员联合制定补充微测井采集方案，在大折射资料可取的情况下，可再补充解释一些大折射点，以提高建模的可靠性及长波长静校正精度。

2.2 结合原有单块成果进行拼接法

单区块计算的静校正成果拼接法，充分利用了以往单块静校正获得的成果，叠加效果可以保证从过程上看不需要建模和静校正计算，相对简单但要真正达到无缝拼接实际上很困难，因为模型建立的本身边界就不准确，同时还有方位角、重叠面积大小的问题，拼接区域往往并不是系统差，而且这个差值也很难统计。这种拼接方法关键的一点是要对以往的成果和建立的模型认真分析，原来各块静校正模型解释的高速层顶界面是否有一致性（若采用初至的反演方法，追踪的折射界面是否合理，是否是同一折射界面等），若存在较大差异，必须确认有无串层现象，不能硬拼。具体方法是将各区块进行静校正量的高低频分离，高频保持不变，平滑过渡静校正的低频分量，将平滑后的低频分量与原高频分量合二为一，作为最终的静校正。这样做不仅长波长静校正达到了约束和控制，而且保留了影响叠加效果的短波长分量。

2.3 模型拼接法

模型拼接从原理上来说是较合理的方法，直接拼接难度较大，因为区块之间的解释的层数不同，还存在层的过渡和尖灭问题，不能简单地用程序化实现。但可以变换一种方法，即等效层替换的方法，将原来无论几层的模型均等效成一层，把各层的层速度也换算为等效的平均速度，这样把原本复杂的模型通过变换，都成为等效一层的简单模型，实现了所有连片静校正模型结构的统一，拼接在等效模型上完成。

2.4 初至波反演方法

将所有区块作为一个整体，统一定义观测系统进行近地表结构的反演，这是连片静校正最理想的方法，但工作量很大。因为连片的面积比单区块大得多，很难连续追踪同一折射层，需要先对整个区域的折射面分布情况作一了解，看看哪一界面符合条件。通常随着埋深的增加，地层的稳定性越好，可以考虑来自更深层的折射初至，相对稳定性较好。但要注意，若近地表很复杂，低降速带低界面起伏很大，速度变化范围也大，容易产生长波长问题。

3 连片静校正实例

该工区位于准噶尔盆地腹部陆西地区，满覆盖面积为3 773.455km2、总炮数约119 811炮，各区块施工年度跨越十年之久。在整个区块内，地表的相对高差为250m（如图1所示），按地表覆盖物可分为戈壁区、陡坎区、沙漠区和常年积水的水库。西部近地表低降速层厚度不大，平均约为20m，南部主要为沙漠，最厚可达到100m以上。戈壁与沙漠的过渡带，地形起伏较大，形成不规则的陡坎。块与块之间方位角不一致，而且拼接部份呈不规则的重叠（见图2）。这些表层结构的变化，给静校正的计算，特别是建立统一的整体模型带来了极大的困难。

各区块表层调查是随该区块的采集一起完成跨域约十年。调查方式有大折射、小折射、微测井大折射有63条，小折射点有945个，微测井有476口（见下页图3）。少部份微测井探测的最高速度层在1 500m/s左右，未达到接近2 000m/s的高速层。大折射由于综合时深曲线比较发散，无法统一，成果可靠性差。中部由于存在高速夹层，小折射受屏蔽作用，无法探测到来自更深层高速层顶界面的折射信息，使该区的小折射资料失去意义因此，表层调查资料的不足，使基准面静校正量高频部份的精度受到影响。

图3 连片工区所有微测井控制点的分布Fig.3 Allocation of all micro－log points in 3Dmerging survey

以往主要采用初至折射静校正方法反演单区块近地表模型，精度较高，单区块成像效果不错，但拼接后发现两个问题：

（1）拼接后剖面右侧由于与连片处理的方位角不同，造成空白面元。

（2）是各区块拼接部位存在明显的闭合差，且时间大小不等（见图4上部份）。

空白面元的问题可以通过叠前面元均化或道内插的方式得到解决，关键是基准面静校正的闭合差问题。

图4 三维连片处理前（上图）后（下图）的剖面对比Fig.4 Data processing results before merging surveys（up）and after merging surveys（down）

静校正包含长波长和短波长分量。长波长影响了地震剖面的构造形态，短波长的精度决定了剖面成像的品质。目前求解静校正量的方法很多，各种方法由于实现的数学方法差异和对复杂运算简化而给定的假设条件不同，实际应用效果有很大差异，有些方法可能长波长求解的比较准确，有些方法短波长效果可能很好。那么，如何发挥各种静校正方法的优点而避其缺点，这是获得连片高精度静校正量的关键。实现这一过程，需要有一种从静校正量中按要求分解成不同波长的分量的技术，之后把占优势的部份合并起来。目前的几种静校正方案虽然都存在不足，但也各有优势，表现在分层模型法在三维拼接区域以及解决长波长静校正量的方面具有优势；折射静校正与层析静校正具有明显的短波长成像优势。鉴于此，该区块通过作者介绍的连片静校正的技术方法中的第（2）种思路解决连片静校正问题，获得了良好的效果。

这种方法关键在于静校正高、低频分离的平滑半径选择，平滑半径与表层结构和地表高程变化剧烈程度有关。半径太大，容易将中长波长静校正分量带入高频分量；半径太小，中长波长分量抖动不宜定量控制。实际上，由于表层结构和地表高程的变化都已在静校正量中反映出来了，所以根据静校正量的均方差，相对确定出平滑半径的大小，即自适应平滑半径分离方法，并将分离后的长短波长分量按需进行合并。这样既能保证中长波长的精度又能得到较好的成像效果（见图4）。

图4中出现的空白竖条，是由于统一定义处理面元后与原区块面元大小的差异产生的空白道，这也是连片处理常遇到的问题，经过面元均化后得到解决。

4 认识与结论

连片静校正方法经过近几年的探索，已经形成了相应的配套技术，并已逐步成熟。根据作者在准噶尔盆地实际工作经验，以及对准噶尔盆地特殊的表层结构连片处理中总结出的连片静校正方法，在多个连片的处理应用中均取得良好效果。同时也取得一些对连片静校正的一些认识，有下述几点：

（1）连片区块的静校正，是以牺牲静校正精度为代价。由于不同时期低降速带的变化，不同采集年代的表层模型本身存在差异，虽然差异通过相互靠拢，或均分差异达到闭合，做到了地震剖面无缝拼接，但最后必将导致静校正中长波长的误差。

（2）由于表层结构复杂，区块面积大，难以得到一个符合整个工区相对稳定的低降速带底界面而且高速层速度范围较大，高速填充又是个问题，选择什么样的填充速度都不恰当，而不合适的填充速度将直接改变时域的构造形态。填充速度引起的误差与底界面起伏的幅度成正比关系，低降速带底界面起伏越大，影响也越大。对于这样的地区，实际上没有很好的填充方法，只能以目标体所在的位置，选取目标体位置低降速带底界面速度作为填充速度。实际上，在这样的地域应继续向下寻找一个等速界面，或者采用更先进的波场延拓方法来消除表层影响。

（3）连片处理的三维区块，由于采集的年代、仪器设备、施工参数、震源类型，以及观测系统等差异，地震资料品质往往相差很大。但为了达到连片处理的要求，可通过复杂的处理手段（子波整形、匹配滤波等）使信噪比和分辨率和谐统一。但这必将破坏地质特征的地震响应，破坏地震属性提取的可靠性，不利于后续的岩性反演。

（4）剖面的拼接处由于受边界和拼接的影响，连片拼接处的构造形态相对来说误差变大，在构造解释时应该注意到这一点。特别是低幅度构造，需要通过表层静校正的论证，进一步落实低幅度构造的可靠性。

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