层析静校正在FZ地区三维地震资料处理中的应用

李　娜

(大庆油田有限责任公司　勘探开发研究院，大庆　163712)



层析静校正在FZ地区三维地震资料处理中的应用

李娜

(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，大庆163712)

FZ区块近地表条件复杂，导致单炮记录复杂多变，存在严重的静校正问题。结合以往的处理经验可知，折射波、曲时面、微测井及高程静校正效果都不能满足目标区的静校正要求。因此，需要采用层析静校正方法反演近地表结构，获得较准确的静校正量，以保证构造的成像精度。这里简要说明层析静校正方法的基本原理，介绍FZ区块近地表条件和单炮记录的特点，针对FZ区块资料的特殊性，尝试不同替换速度对静校正效果的影响并进行对比分析，从而证明初至波拾取质量及替换速度的选取都起到了非常关键的作用。

层析反演； 静校正； 复杂地表； 替换速度； 初至波

0　引言

FZ地区地表高程变化剧烈，岩性复杂多变，近地表速度纵横向变化大。地下陡倾角地层及浅层高速反射层导致大部分资料出现早于直达波到达的顶点偏移的双曲线，部分地区低降速带由多层组成，导致多次折射发育，并且该地区原始资料信噪比低，冰帽、浅层高速折射和异常有效波交织在一起，初至波能量不均衡，没有稳定的可进行连续追踪的折射界面，致使基于层状介质模型的折射波静校正技术在应用上受到很大限制。因此，采用初至波层析反演静校正方法解决FZ地区复杂的静校正问题。首先此方法可以将初至的直达波、绕射波和折射波综合考虑，不需要进行区分，避开了折射波静校正必须首先识别折射波的限制；其次利用非线性层析反演技术，详细反演每一观测位置上的速度信息，求取准确的近地表速度模型[1]，从而计算静校正量，能够很好地解决地表起伏问题和速度剧烈变化问题对静校正的影响。

1　层析反演静校正方法原理

初至波走时层析反演静校正的过程主要包括：①建立精细的近地表深度-速度模型，为静校正计算奠定良好基础；②对模型进行正演模拟计算，采用射线追踪方法计算初至波旅行时；③用计算得到的初至波旅行时和实际拾取的初至波旅行时进行比较计算，得到模型的修正量，经过反复迭代最终得到比较精确的近地表模型；④利用得到的近地表模型计算静校正量[2]。

层析反演是将复杂近地表地质模型微元化，并假设单个微元内介质速度稳定不变，介质之间速度不同，用网络法进行射线正演，获得表层速度模型，当微元趋于无限小时，认为它能够真实地描述表层结构模型。

假设一个初始速度模型，第j条射线的旅行时可以表示如下：

(1)

式中：tj为第j条射线的初至波旅行时；si为第i个网格的慢度；dij为第j条射线在第i个网格中的射线路径长度。

将式(1)离散后, 可得到代数方程组的矩阵形式，如式(2)所示。

T=D S

(2)

式中：T为炮点到检波点的旅行时矩阵；D为与射线路径有关的距离矩阵;S为地下介质的慢度矩阵；其中，D矩阵未知，初始速度模型S(0)预先根据微测井、小折射、大折射以及其他地质和地球物理资料构建，然后利用射线追踪方法正演求得初至波的射线路径，并且通过式(1)计算得到初始模型下的理论旅行时T(0)，通过比较地震波初至旅行时T和正演得到的旅行时T(0)，求出旅行时残差矩阵ΔT为式(3)。

ΔT=T-T0

(3)

由线性方程组式(3)可得反演方程：

ΔT=DΔS

(4)

式中，ΔS为速度单元的慢度修正量，射线路径距离矩阵D已经由初始速度模型求出，因此可以求解出ΔS。

通过得到的慢度修正量ΔS对初始速度模型S(0)进行修正，得到新的速度模型S，再利用正演求得新的射线路径D和旅行时残差ΔT，从而求出新的速度模型修正量。以上过程不断迭代，直至实际旅行时与理论旅行时的残差ΔT满足精度要求为止。由此得到与真实速度模型相近似的近地表模型，进而可以求出较为精确的静校正量[3]。

显然，初至波层析反演静校正是正、反演结合的过程，根据实际地震记录的初至时间反演出近地表速度模型结构，它与初至折射静校正以及传统的射线追踪方法最大的区别是层析法成像采用高密集度的速度单元划分，因此可以描述更为复杂的速度场。

2　应用实例

2.1关键技术

2.1.1初至时间拾取

为解决本区块复杂的静校正问题，采用波动方程正演模拟方法，来认识复杂波场的产生机理，从而用来指导丘陵山地部位的初至时间拾取工作。依据实际资料情况，设定模型范围为10 km×1 km，网格为5 m×5 m，检波点间距为25 m，检波点个数400个，炮间距为100 m，总炮数61炮。图1中，记录中模拟的A炮和B炮与山地丘陵区的实际单炮记录相似，通过研究发现，“异常有效波”是陡倾角地层反射波，能够反映地表高程变化，对于区块两端地表高程较高或近地表速度较高的区域的初至时间(图1中红色椭圆形标注区域)都需要拾取。

图1　正演模拟记录与实际单炮记录对比Fig.1　The comparison between forward modeling record and single shot records(a) 正演模型；(b) 模拟A炮；(c)模拟B炮 ；(d) 实际A炮；(e)实际B炮

2.1.2替换速度的选择。

在静校正处理中，当低降速带底界水平时，替换速度的大小不会改变反射相位的空间形态，因为替换的量的任意一点是等量的；而当低降速带底界非水平时，所替换的介质速度与高速层速度不一致，相当于对高速层附加了一层非等厚的另类介质，导致构造形态发生畸变[7]。只有当替换速度等于高速层速度，才能消除低降速带底界的形态对静校正量的影响[4]。

研究区块东部地表被高速老地层覆盖，利用以往替换速度1 800 m/s不能满足该区块的静校正要求，为了得到更加准确的静校正量，需要试验不同基准面和替换速度。模拟实际资料的近地表模型，假设左侧地表与高速层顶界之间存在高速体，计算得到的静校正量变化趋势如图2所示，DP表示基准面高程，VR表示替换速度，其中，A到E的曲线分别代表DP=100 m、VR=1 800 m/s；DP=100 m、VR=4 000 m/s；DP=100 m、VR=1 000 m/s；DP=50 m、VR=4 000 m/s；DP=300 m、VR=4 000 m/s的静校正量曲线。通过分析可知，由于整体量太大，D和E的参数不合理，比较其他三个参数，由于在左侧高差大的部位，A和C的平行性不好，且数值偏大，所以最终选择基准面100 m，替换速度为4 000 m/s。

2.2应用效果分析

不同替换速度的叠加剖面静校正效果对比：选取研究区块具有代表性，并能整体控制该区块低降速带厚度变化的inline线进行质量监控，从叠加剖面静校正应用效果来看，图3(b)比图3(a)中浅层信息得到明显改善，基本消除近地表高程及低降速带带来的影响，右下部份位置目的层同相轴连续性增强，成像更清晰。

图2　起伏地表静校正量示意图Fig.2　The statics quantity of relief surface

为了保持本次处理目的层的构造特征，解决由于基准面和替换速度不同而产生的整体时差和浅层成像的问题，采用层析反演静校正与微测井静校正结合的方式，分别将两种方法求得的炮点和检波点的静校正量，分离成低频分量和高频分量，应用层析反演静校正的高频分量和微测井静校正量的低频分量，在确保静校正效果的同时避免假构造的产生。从图4中叠加剖面效果来看，研究区块内东部地区(剖面右侧)出现新的同相轴，说明在浅层老地层的覆盖下，有新的沉积地层出现。

3　结论

通过对FZ地区地震资料的处理和研究，选定了合适的静校正处理方法，解决了山前带及其过度带静校正问题，对于这种近地表条件复杂，折射层不稳定，且信噪比较低的资料，初至波层析静校正方法可以得到相对准确的近地表速度模型，从而计算出更加精确的静校正量。其中，初至波拾取质量以及替换速度的选取起到了非常关键的作用。依据正演模拟结果，单炮初至波时间拾取时，在地表高程较高或近地表速度较高的区域，要拾取有效的远偏移距异常初至，在多次折射区域，以拾取初至较强层为主。研究区低降速带厚度和速度横向变化剧烈，部分地表被高速老地层覆盖，折射波速度比较高，通过选取不同的替换速度进行对比试验，选取更合适的替换速度，取得了较好的静校正处理效果。

图4　微测井模型静校正与层析反演静校正应用效果对比Fig.4　The application effect comparison of micro logging model static correction and tomography inversion static correction(a)微测井模型静校正；(b)微测井低频和层析反演高频组合静校正

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The application of tomographic static correction for three-dimensional seismic data processing in FZ region

LI Na

(Exploration and Development Research Institute of Daqing Oilfield Co. Ltd., Daqing163712, China)

The complex near surface conditions of FZ, results in single shot record changeable and having serious static correction serious problems. It can be known that refraction static correction, curved surface static correction, micro logging static correction and elevation static correction can't meet the processing demands of static correction in target area, combining with the experience of processing in the past. Therefore, it is necessary to use the tomographic inversion static correction method to acquire the near surface structure mode that obtain more accurate statics, and ensure the accuracy of structure image. This paper briefly introduces the basic principle of tomographic static correction method, introducing the near surface conditions and the characteristics of single shot record of FZ. We research the influence on the static correction effect of different replacement velocity and compare them, aiming at the particularity of FZ.Thus prove that the first-break picking quality and the replace velocity have played a very key role.

tomographic inversion; statics correction; complex surface; replacement velocity; first break

2015-12-18改回日期：2016-02-26

李娜(1989-)，女，本科，从事地震资料处理工作，E-mail：lnlnln2013@petrochina.com.cn。

1001-1749(2016)04-0525-05

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2016.04.14