層析靜校正在FZ地區(qū)三維地震資料處理中的應(yīng)用

李　娜

(大慶油田有限責(zé)任公司　勘探開發(fā)研究院，大慶　163712)

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層析靜校正在FZ地區(qū)三維地震資料處理中的應(yīng)用

李娜

(大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，大慶163712)

FZ區(qū)塊近地表?xiàng)l件復(fù)雜，導(dǎo)致單炮記錄復(fù)雜多變，存在嚴(yán)重的靜校正問題。結(jié)合以往的處理經(jīng)驗(yàn)可知，折射波、曲時(shí)面、微測井及高程靜校正效果都不能滿足目標(biāo)區(qū)的靜校正要求。因此，需要采用層析靜校正方法反演近地表結(jié)構(gòu)，獲得較準(zhǔn)確的靜校正量，以保證構(gòu)造的成像精度。這里簡要說明層析靜校正方法的基本原理，介紹FZ區(qū)塊近地表?xiàng)l件和單炮記錄的特點(diǎn)，針對FZ區(qū)塊資料的特殊性，嘗試不同替換速度對靜校正效果的影響并進(jìn)行對比分析，從而證明初至波拾取質(zhì)量及替換速度的選取都起到了非常關(guān)鍵的作用。

層析反演； 靜校正； 復(fù)雜地表； 替換速度； 初至波

0　引言

FZ地區(qū)地表高程變化劇烈，巖性復(fù)雜多變，近地表速度縱橫向變化大。地下陡傾角地層及淺層高速反射層導(dǎo)致大部分資料出現(xiàn)早于直達(dá)波到達(dá)的頂點(diǎn)偏移的雙曲線，部分地區(qū)低降速帶由多層組成，導(dǎo)致多次折射發(fā)育，并且該地區(qū)原始資料信噪比低，冰帽、淺層高速折射和異常有效波交織在一起，初至波能量不均衡，沒有穩(wěn)定的可進(jìn)行連續(xù)追蹤的折射界面，致使基于層狀介質(zhì)模型的折射波靜校正技術(shù)在應(yīng)用上受到很大限制。因此，采用初至波層析反演靜校正方法解決FZ地區(qū)復(fù)雜的靜校正問題。首先此方法可以將初至的直達(dá)波、繞射波和折射波綜合考慮，不需要進(jìn)行區(qū)分，避開了折射波靜校正必須首先識別折射波的限制；其次利用非線性層析反演技術(shù)，詳細(xì)反演每一觀測位置上的速度信息，求取準(zhǔn)確的近地表速度模型[1]，從而計(jì)算靜校正量，能夠很好地解決地表起伏問題和速度劇烈變化問題對靜校正的影響。

1　層析反演靜校正方法原理

初至波走時(shí)層析反演靜校正的過程主要包括：①建立精細(xì)的近地表深度-速度模型，為靜校正計(jì)算奠定良好基礎(chǔ)；②對模型進(jìn)行正演模擬計(jì)算，采用射線追蹤方法計(jì)算初至波旅行時(shí)；③用計(jì)算得到的初至波旅行時(shí)和實(shí)際拾取的初至波旅行時(shí)進(jìn)行比較計(jì)算，得到模型的修正量，經(jīng)過反復(fù)迭代最終得到比較精確的近地表模型；④利用得到的近地表模型計(jì)算靜校正量[2]。

層析反演是將復(fù)雜近地表地質(zhì)模型微元化，并假設(shè)單個(gè)微元內(nèi)介質(zhì)速度穩(wěn)定不變，介質(zhì)之間速度不同，用網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行射線正演，獲得表層速度模型，當(dāng)微元趨于無限小時(shí)，認(rèn)為它能夠真實(shí)地描述表層結(jié)構(gòu)模型。

假設(shè)一個(gè)初始速度模型，第j條射線的旅行時(shí)可以表示如下：

(1)

式中：tj為第j條射線的初至波旅行時(shí)；si為第i個(gè)網(wǎng)格的慢度；dij為第j條射線在第i個(gè)網(wǎng)格中的射線路徑長度。

將式(1)離散后, 可得到代數(shù)方程組的矩陣形式，如式(2)所示。

T=D S

(2)

式中：T為炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)的旅行時(shí)矩陣；D為與射線路徑有關(guān)的距離矩陣;S為地下介質(zhì)的慢度矩陣；其中，D矩陣未知，初始速度模型S(0)預(yù)先根據(jù)微測井、小折射、大折射以及其他地質(zhì)和地球物理資料構(gòu)建，然后利用射線追蹤方法正演求得初至波的射線路徑，并且通過式(1)計(jì)算得到初始模型下的理論旅行時(shí)T(0)，通過比較地震波初至旅行時(shí)T和正演得到的旅行時(shí)T(0)，求出旅行時(shí)殘差矩陣ΔT為式(3)。

ΔT=T-T0

(3)

由線性方程組式(3)可得反演方程：

ΔT=DΔS

(4)

式中，ΔS為速度單元的慢度修正量，射線路徑距離矩陣D已經(jīng)由初始速度模型求出，因此可以求解出ΔS。

通過得到的慢度修正量ΔS對初始速度模型S(0)進(jìn)行修正，得到新的速度模型S，再利用正演求得新的射線路徑D和旅行時(shí)殘差ΔT，從而求出新的速度模型修正量。以上過程不斷迭代，直至實(shí)際旅行時(shí)與理論旅行時(shí)的殘差ΔT滿足精度要求為止。由此得到與真實(shí)速度模型相近似的近地表模型，進(jìn)而可以求出較為精確的靜校正量[3]。

顯然，初至波層析反演靜校正是正、反演結(jié)合的過程，根據(jù)實(shí)際地震記錄的初至?xí)r間反演出近地表速度模型結(jié)構(gòu)，它與初至折射靜校正以及傳統(tǒng)的射線追蹤方法最大的區(qū)別是層析法成像采用高密集度的速度單元?jiǎng)澐郑虼丝梢悦枋龈鼮閺?fù)雜的速度場。

2　應(yīng)用實(shí)例

2.1關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1初至?xí)r間拾取

為解決本區(qū)塊復(fù)雜的靜校正問題，采用波動(dòng)方程正演模擬方法，來認(rèn)識復(fù)雜波場的產(chǎn)生機(jī)理，從而用來指導(dǎo)丘陵山地部位的初至?xí)r間拾取工作。依據(jù)實(shí)際資料情況，設(shè)定模型范圍為10 km×1 km，網(wǎng)格為5 m×5 m，檢波點(diǎn)間距為25 m，檢波點(diǎn)個(gè)數(shù)400個(gè)，炮間距為100 m，總炮數(shù)61炮。圖1中，記錄中模擬的A炮和B炮與山地丘陵區(qū)的實(shí)際單炮記錄相似，通過研究發(fā)現(xiàn)，“異常有效波”是陡傾角地層反射波，能夠反映地表高程變化，對于區(qū)塊兩端地表高程較高或近地表速度較高的區(qū)域的初至?xí)r間(圖1中紅色橢圓形標(biāo)注區(qū)域)都需要拾取。

圖1　正演模擬記錄與實(shí)際單炮記錄對比Fig.1　The comparison between forward modeling record and single shot records(a) 正演模型；(b) 模擬A炮；(c)模擬B炮 ；(d) 實(shí)際A炮；(e)實(shí)際B炮

2.1.2替換速度的選擇。

在靜校正處理中，當(dāng)?shù)徒邓賻У捉缢綍r(shí)，替換速度的大小不會(huì)改變反射相位的空間形態(tài)，因?yàn)樘鎿Q的量的任意一點(diǎn)是等量的；而當(dāng)?shù)徒邓賻У捉绶撬綍r(shí)，所替換的介質(zhì)速度與高速層速度不一致，相當(dāng)于對高速層附加了一層非等厚的另類介質(zhì)，導(dǎo)致構(gòu)造形態(tài)發(fā)生畸變[7]。只有當(dāng)替換速度等于高速層速度，才能消除低降速帶底界的形態(tài)對靜校正量的影響[4]。

研究區(qū)塊東部地表被高速老地層覆蓋，利用以往替換速度1 800 m/s不能滿足該區(qū)塊的靜校正要求，為了得到更加準(zhǔn)確的靜校正量，需要試驗(yàn)不同基準(zhǔn)面和替換速度。模擬實(shí)際資料的近地表模型，假設(shè)左側(cè)地表與高速層頂界之間存在高速體，計(jì)算得到的靜校正量變化趨勢如圖2所示，DP表示基準(zhǔn)面高程，VR表示替換速度，其中，A到E的曲線分別代表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的靜校正量曲線。通過分析可知，由于整體量太大，D和E的參數(shù)不合理，比較其他三個(gè)參數(shù)，由于在左側(cè)高差大的部位，A和C的平行性不好，且數(shù)值偏大，所以最終選擇基準(zhǔn)面100 m，替換速度為4 000 m/s。

2.2應(yīng)用效果分析

不同替換速度的疊加剖面靜校正效果對比：選取研究區(qū)塊具有代表性，并能整體控制該區(qū)塊低降速帶厚度變化的inline線進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，從疊加剖面靜校正應(yīng)用效果來看，圖3(b)比圖3(a)中淺層信息得到明顯改善，基本消除近地表高程及低降速帶帶來的影響，右下部份位置目的層同相軸連續(xù)性增強(qiáng)，成像更清晰。

圖2　起伏地表靜校正量示意圖Fig.2　The statics quantity of relief surface

為了保持本次處理目的層的構(gòu)造特征，解決由于基準(zhǔn)面和替換速度不同而產(chǎn)生的整體時(shí)差和淺層成像的問題，采用層析反演靜校正與微測井靜校正結(jié)合的方式，分別將兩種方法求得的炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的靜校正量，分離成低頻分量和高頻分量，應(yīng)用層析反演靜校正的高頻分量和微測井靜校正量的低頻分量，在確保靜校正效果的同時(shí)避免假構(gòu)造的產(chǎn)生。從圖4中疊加剖面效果來看，研究區(qū)塊內(nèi)東部地區(qū)(剖面右側(cè))出現(xiàn)新的同相軸，說明在淺層老地層的覆蓋下，有新的沉積地層出現(xiàn)。

3　結(jié)論

通過對FZ地區(qū)地震資料的處理和研究，選定了合適的靜校正處理方法，解決了山前帶及其過度帶靜校正問題，對于這種近地表?xiàng)l件復(fù)雜，折射層不穩(wěn)定，且信噪比較低的資料，初至波層析靜校正方法可以得到相對準(zhǔn)確的近地表速度模型，從而計(jì)算出更加精確的靜校正量。其中，初至波拾取質(zhì)量以及替換速度的選取起到了非常關(guān)鍵的作用。依據(jù)正演模擬結(jié)果，單炮初至波時(shí)間拾取時(shí)，在地表高程較高或近地表速度較高的區(qū)域，要拾取有效的遠(yuǎn)偏移距異常初至，在多次折射區(qū)域，以拾取初至較強(qiáng)層為主。研究區(qū)低降速帶厚度和速度橫向變化劇烈，部分地表被高速老地層覆蓋，折射波速度比較高，通過選取不同的替換速度進(jìn)行對比試驗(yàn)，選取更合適的替換速度，取得了較好的靜校正處理效果。

圖4　微測井模型靜校正與層析反演靜校正應(yīng)用效果對比Fig.4　The application effect comparison of micro logging model static correction and tomography inversion static correction(a)微測井模型靜校正；(b)微測井低頻和層析反演高頻組合靜校正

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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，從事地震資料處理工作，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