层析静校正技术在复杂地表厚黄土区中的应用

李淅龙

(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)

层析静校正技术在复杂地表厚黄土区中的应用

李淅龙

(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)

地形复杂地区起伏大，沟壑纵横，建立表层结构模型较困难，利用折射波静校正法无法解决厚黄土区长波长静校正问题。层析静校正方法是提取近地表速度模型来求取高精度的炮点和检波点的静校正量，具有地表适应性强、统计性好的特点。采用层析反演静校正方法能较好地解决复杂地表厚黄土区静校正问题，提高了地震资料的品质，构造反映明显，取得了良好的实际应用效果。

层析静校正；复杂地表；折射波静校正；三维地震勘探

随着东部煤炭资源的日渐枯竭和西部大开发战略的实施，煤炭资源的开发利用开始转向西部地区。我国西部地区的地貌单元主要是沙漠、戈壁、山地和黄土塬，这些地貌单元地表起伏大，沟壑纵横，表、浅层低速带速度横向变化大，对地震波能量的吸收和衰减效应强烈，导致地震资料初至波能量弱，且不清晰。目的层反射波信噪比低，对叠前时间偏移、水平叠加和偏移成像等后续处理带来影响，限制了地震资料解释成果的精度。因此，地震资料处理中静校正问题解决的好坏将直接影响地震资料的品质和勘探效果。在众多的静校正方法中，折射波静校正方法应用最广泛[1-3]。该方法的优点在于利用了大量的折射初至信息，具有较好的统计性，计算误差较小。但是会受到分层精度和速度的影响，静校正问题得不到彻底解决[4-5]。近年来，层析静校正法发展迅速，其利用层析反演的方法提取近地表速度模型，求取炮点和检波点的高精度静校正量，不仅可以解决近地表速度不均匀的问题，也很好地解决了长波长静校正问题[6-7]。基于此，本文简要介绍了层析静校正的理论方法，分析评价了其在实际资料处理中的应用效果。

1 层析静校正方法

层析静校正是一种基准面校正方法，其原理是对地质模型进行网格化，并假设网格内速度稳定不变，利用网络法进行射线反演，获取表层速度模型，当微元很小时，认为能够真实地描述表层结构。假设表层模型是由各向同性介质和高速折射界面组成，初至波旅行时ti与模型参数p(x,y,z,v)有关，二者的关系可写成函数形式：

ti=fi(p)i=1,2,…,m

(1)

式中，fi(p)为非线性函数，将给定的初始模型p0线性化可得：

t=f0+J1Δp

(2)

式(2)是初至波层析成像公式。其中，f0=f(p0)是旅行时向量；J1是m×n维Jacobi矩阵；Δp

为模型扰动向量。

将实际观测值t0与模型旅行时tc之差Δt展开成泰勒级数，忽略高次项，可有：

Δt=JΔp

(3)

矩阵J为灵敏度矩阵，可分解为：

J=UDVT

(4)

式中，U是m×n的正交矩阵；V是n×m的正交矩阵；D是对角矩阵，由奇异值构成，设矩阵的广义逆为：

A+=VD+UT

(5)

则Δp为：

Δp=A+Δt

(6)

为了准确获得近地表模型，需要进行多次迭代运算，并在此基础上计算炮点和检波点的静校正量[8-11]。

层析反演静校正方法通过5个步骤来实现：观测系统定义，拾取原始单炮初至时间；建立初始表层速度模型并划分模型网格；根据初始模型和初至时间，反演近地表速度结构；分析反演结果；求取炮点和检波点的基准面静校正量。

层析反演静校正方法采用高密度单元划分，可以描述复杂的速度场，通过建立近地表速度模型，避免了由于界面不明显而引起的静校正误差，能够较好地解决静校正问题，并真实地反映地下构造特点。

2 实例应用

2.1 研究区域概况

研究区域位于鄂尔多斯盆地渭北隆起的西北部，总体构造形态为被一些宽缓褶曲复杂化的单斜构造，地层走向NNW，总体倾向SWW，含煤地层倾角一般3～8°。

(1)地层 依据钻孔揭露，地层由老到新依次为：三叠系上统胡家村组；侏罗系下统富县组；侏罗系中统延安组、直罗组、安定组；白垩系下统的宜君组、洛河组、环河-华池组；新近系上新统；第四系中更新统、上更新统及全新统。

(2)煤层 煤系地层为侏罗系中统延安组，该组由下而上分为3个岩性段。其中第3段含2-1，2煤层；第2段含3-1，3(3-2)，3-3煤层；第1段含4煤层(组)，其中4-1煤层、4-2煤层为4煤层的分岔煤层。本次勘探主要煤层为4煤层，目的层一般埋深670～1050m，煤层厚度相对稳定，全区可采。

(3)地震地质条件 勘探区为第四系覆盖，大部分为黄土层夹结核或砾石层，其结构松散，对地震波吸收强烈。本区的主要目的层(4煤层)与围岩的波阻抗差异明显，形成了能量强，连续性好，易于追踪对比的反射波组(T4)。

2.2 观测系统及采集参数

观测系统的确定主要考虑勘探区地表形态、构造发育、障碍物分布和煤层倾角等情况。依据充分的试验结果，综合分析，采用8线12炮制观测系统，覆盖次数28次(横向4次，纵向7次)，线距60m，道距15m，炮排距120m，接收道数112道(单线)，束距240m。

3 应用效果分析

采用层析静校正方法对研究区域的地震资料进行处理。由于区内地表高程变化大，表层横向速度变化大，原始单炮记录(图1)初值波不清晰，目的层反射波无法识别，存在严重的静校正问题。

图1 原始单炮记录

图2为经过层析静校正之后的单炮记录，从处理后的单炮记录可以看出，地形引起的同相轴错动现象得以消除，目的层反射波同相轴连续，单炮记录信噪比得到了提高，静校正问题得到了较好地解决。

图2 层析静校正后单炮记录

图3为折射静校正后的叠加剖面，从该图中可以看出，该剖面目的层的反射波同相轴呈起伏状，连续性差，出现假构造。

图3 折射波静校正后叠加剖面

从层析反演静校正后的叠加剖面(图4)可以看出，经过层析反演静校正后，目的层反射波信噪比得到提高，连续性得到改善，假构造消失，静校正问题得到较好地解决。

图4 层析静校正后叠加剖面

图5是地震勘探处理的地震剖面，可以看出来自延安组4煤组的反射波，波形特征明显，信噪比较高，同相轴连续性好。

图5 煤层反射波显示

图6是薄煤区在地震时间剖面上的显示，从该图可以看出，薄煤区特征在时间剖面上显示清楚。本次资料处理，应用层析静校正方法，提高了资料的分辨率，为资料解释提供了可靠依据。

图6 薄煤区在地震时间剖面显示

4 结 论

厚黄土层地区地形起伏较大，沟壑纵横，低降速带厚，长波长静校正问题严重，折射静校正无法消除低、降速带的影响，使得剖面上反射波同相轴有较大畸变，影响叠偏剖面的构造形态，导致错误的解释结果。层析静校正方法利用大量的初至信息，提取近地表速度模型，并求取炮点和检波点的高精度静校正量，不但能很好地解决近地表速度不均匀的问题，而且解决了静校正问题。实际地震资料处理结果表明：在复杂地表厚黄土区，层析反演静校正方法比折射静校正方法更适用，更能有效地解决静校正问题。

[1]车建英，张 伟.初至折射波静校正技术在复杂探区地震数据处理中的应用[J].中国煤田地质，2006，18(1)：54-55.

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[3]孔令霞，邹定永，屠志慧，等.折射波静校正方法在苏码头构造的应用[J].天然气勘探与开发，2010，33(3)：16-18.

[4]熊定钰.复杂地表静校正方法研究及应用[D].成都：成都理工大学，2012.

[5]钱春华，江玉乐，马晓彬.山西黄土塬区静校正方法的研究与应用[J].物探化探计算技术，2013，35(3)：277-282.

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[8]赵万书，赵 兴.复杂地表区地震资料静校正方法探讨[J].煤炭与化工，2015，38(9)：111-119.

[9]周国婷，潘冬明，牛 欢，等.层析静校正方法研究与应用[J].物探与化探，2012，36(5)：802-805.

[10]苏世龙，蔡希玲，曾庆芹，等.层析静校正方法及其在东部勘探中的应用[J].油气地球物理，2010，8(1)：11-16.

[11]张胤彬，潘冬明，胡明顺，等.复杂地表初至层析地震静校正技术及其应用[J].煤田地质与勘探，2012，40(4)：66-70.

[责任编辑：施红霞]

Application of Tomographic Static Correction Technique in Complex Surface with Thick Loess Layer

LI Xi-long

(CCTEG Xi’an Research Institute，Xi’an 710077,China)

Region undulating was large in terrain complex district，Ravines and gullies criss-cross，surface structural model was built difficulty，the problem of long wavelength static correction of thick loess region could not be solved by refraction static correction method. Tomographic static correction method is extract speed model nearly surface，then high precision shot point and static correction energy of geophone，it’s surface adaptability and statistics are good,complex surface thick loess district static correction problem was solved better by tomographic inversion static correction，the quality of seismic data was improved，structural reflection obviously，and practical results was good.

tomographic static correction；complex surface；refraction static correction；3D seismic exploration

2016-06-12

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2017.01.004

中煤科工集团西安研究院有限公司2015年度科技创新基金项目(2015XAYMS27)

李淅龙(1984-)，男，河南淅川人，助理研究员，硕士研究生，现主要从事煤田地震勘探及煤田地质工作。

李淅龙.层析静校正技术在复杂地表厚黄土区中的应用[J].煤矿开采，2017，22(1)：15-17.

TD15

A

1006-6225(2017)01-0015-03