近地表地質(zhì)條件下靜校正量的影響因素分析

近地表地質(zhì)條件下靜校正量的影響因素分析

1復(fù)雜地表?xiàng)l件下不滿足地表一致性假設(shè)靜校正一直是陸地地震勘探中的一個(gè)重要問(wèn)題。靜校正的準(zhǔn)確性直接影響地震數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量。在我國(guó)西部山區(qū)地形起伏較大,地震勘探中的靜校正問(wèn)題尤其突出,地表一致性假設(shè)和地震勘探的水平層狀模型假設(shè)都與實(shí)際地質(zhì)情況不符,主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:①地表一致性假設(shè)生產(chǎn)中使用的靜校正方法種類繁多,原理各異,都基于地表一致性假設(shè)。而實(shí)際地質(zhì)情況與地表一致性假設(shè)相差很大,有的地方表層速度可能接近甚至大于下伏地層速度,有的地方基巖直接出露地表,這時(shí)來(lái)自地下不同深度的反射波在近地表層內(nèi)的傳播路徑與垂直出射的假設(shè)差異較大,出射的角度與反射層的深度(即旅行時(shí)間)有關(guān),從而不滿足地表一致性假設(shè);②基準(zhǔn)面校正從目前所用的基準(zhǔn)面校正方法來(lái)看,校正量只與低速帶厚度、速度等因素有關(guān),這樣做的一個(gè)前提就是假設(shè)地層大致呈水平層狀結(jié)構(gòu),但在山區(qū)由于構(gòu)造較復(fù)雜,近地表地層可能是傾斜的,地層傾角可能會(huì)很大,在這種情況下再按照通常辦法進(jìn)行基準(zhǔn)面校正,就會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。上述兩個(gè)方面的影響,將會(huì)導(dǎo)致常規(guī)的靜校正方法在消除低速帶對(duì)地震波旅行時(shí)的影響時(shí)效果不好。本文將定量討論常規(guī)靜校正方法產(chǎn)生誤差的原因及誤差的大小,進(jìn)而提出改進(jìn)的方法。2地表一致性假設(shè)的不合理因素地表一致性假設(shè)是目前靜校正方法的出發(fā)點(diǎn)。如圖1所示,地表一致性假設(shè)認(rèn)為低速帶的速度遠(yuǎn)小于基巖速度,地震波在低速帶內(nèi)是垂直傳播的,與各層反射波入射到低速帶的方向無(wú)關(guān),因此在同一道記錄中所有采樣點(diǎn)的靜校正值都是相同的。地表一致性假設(shè)使靜校正問(wèn)題得到了大大的簡(jiǎn)化,使靜校正量的計(jì)算變得非常容易。在大多數(shù)地區(qū),這樣的簡(jiǎn)化是合理的,它與實(shí)際情況的偏差不會(huì)太大,足以滿足生產(chǎn)的需要。因此基于地表一致性假設(shè)的靜校正方法得到了廣泛的應(yīng)用,成為目前所有靜校正處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。但隨著地震勘探轉(zhuǎn)向一些地表情況復(fù)雜的地區(qū),地表一致性假設(shè)就變得不盡合理,它與實(shí)際情況的偏差較大。造成地表一致性假設(shè)不合理的因素為:①由于低速帶速度較高,造成在同一檢波點(diǎn)上來(lái)自不同反射層的反射波有不同的靜校正量,即使同一反射層的反射波也會(huì)因?yàn)榕跈z距的不同而具有不同的靜校正量;②在沙漠和黃土塬地區(qū),潛水面深度或者低速帶的厚度有時(shí)能達(dá)到幾百米,造成地震波在低速帶中的傳播路徑很長(zhǎng),即使兩條入射角度相差很小的射線在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的傳播后,其旅行時(shí)也會(huì)因?yàn)槁窂降牟煌l(fā)生較大的偏差,在這種情況下,根據(jù)初至折射時(shí)間計(jì)算的靜校正量用于反射波的校正,就無(wú)法完全消除低速帶對(duì)反射波旅行時(shí)的影響;③在山區(qū),基巖常常出露,從而使近地表地層速度很高,地震波到達(dá)檢波點(diǎn)時(shí)的傳播方向差異也會(huì)較大(在某些情況下甚至?xí)霈F(xiàn)射線接近水平的現(xiàn)象),這與地表一致性假設(shè)不吻合?；鶐r出露的另一個(gè)影響是使初至波波型復(fù)雜化,這時(shí)檢波器接收到的初至波有可能是反射波;④地形的大幅度起伏會(huì)使靜校正基準(zhǔn)面的選取成為難點(diǎn)。在下文的描述中,將根據(jù)地表一致性假設(shè)進(jìn)行基準(zhǔn)面校正得到的校正量稱為基準(zhǔn)面校正量,將根據(jù)非地表一致性假設(shè)的模型通過(guò)正演得到的校正量稱為理論校正量。3靜校正量與速率界面的關(guān)系圖2所示為一地形起伏的模型。模型中地面高程從左到右逐步增加,最大高差約為400m,近地表處有四個(gè)地段速度較低,有些地段基巖出露地表,各層的速度如圖中所示。靜校正的基準(zhǔn)面為海拔高程H=400m的水平基準(zhǔn)面。在模型較深處有兩個(gè)速度界面,分別標(biāo)記為L(zhǎng)圖3為炮點(diǎn)A激發(fā)時(shí)反射波和折射波的正演射線路徑圖,由圖3可見(jiàn),由于低速帶和地形起伏的存在,來(lái)自L圖6顯示了炮點(diǎn)A激發(fā)時(shí)基準(zhǔn)面校正量與理論校正量之差,由圖中可見(jiàn),由于低速帶校正不準(zhǔn)確,使得基準(zhǔn)面校正后的靜校正量中仍存在短波長(zhǎng)分量,這會(huì)降低疊加剖面的成像效果。由圖中可知,各道的理論靜校正量之差并不為常數(shù),來(lái)自不同速度界面的地震波在同一檢波點(diǎn)上靜校正量的差值是不同的,來(lái)自同一速度界面的地震波在不同檢波點(diǎn)上的靜校正量之差也是不同的。不同炮點(diǎn)中各道靜校正量的差值與低速帶結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系,隨著速度變化,靜校正量差值也有變化,變化規(guī)律與速度界面的起伏也存在一定程度上的相關(guān)性。隨著速度界面的深度加大,靜校正量差值也越來(lái)越接近地表一致性假設(shè)條件下的炮點(diǎn)基準(zhǔn)面靜校正量之差。4非地表一致性靜校正方法探討地表一致性靜校正方法雖然與實(shí)際情況有出入,但它還是對(duì)實(shí)際靜校正量的一種近似,因此在非地表一致性靜校正方法還不太成熟的情況下,對(duì)地表一致性靜校正方法進(jìn)行一些改進(jìn),選擇合理的計(jì)算方案,盡量減小地表一致性假設(shè)帶來(lái)的誤差,使靜校正量盡量接近實(shí)際情況,也不失為有效的解決辦法。4.1離地面點(diǎn)較近在靜校正中使用的基準(zhǔn)面通常都是一個(gè)水平的基準(zhǔn)面,這樣做是希望在靜校正后,炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)都被校正到同一個(gè)水平面上,疊加后的同相軸的形態(tài)能夠較接近地下界面的真實(shí)形態(tài)浮動(dòng)基準(zhǔn)面通常情況下都取地形的平滑線,平滑半徑是CMP道集內(nèi)最大炮檢距的一半。通過(guò)使用浮動(dòng)基準(zhǔn)面,可使基準(zhǔn)面離地面點(diǎn)較近,能夠在一定程度上減少由于地表一致性假設(shè)帶來(lái)的誤差。圖7中所示測(cè)線高差約為500m。若使用水平基準(zhǔn)面,基準(zhǔn)面與地面點(diǎn)的最大高差將不會(huì)小于250m,平均高差不會(huì)小于100m。使用浮動(dòng)基準(zhǔn)面后,基準(zhǔn)面與地面點(diǎn)的最大高差降到了100m,平均高差降到小于30m。在實(shí)際應(yīng)用中,先根據(jù)地形的起伏狀況選擇一個(gè)浮動(dòng)基準(zhǔn)面,并將炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)校正到這個(gè)浮動(dòng)基準(zhǔn)面上。由于浮動(dòng)基準(zhǔn)面本身較為光滑,因此能夠消除短波長(zhǎng)靜校正分量的影響,使同相軸能夠聚焦,且不會(huì)對(duì)速度分析造成太大的影響。疊加后,再?gòu)寞B加剖面上消去由浮動(dòng)基準(zhǔn)面起伏帶來(lái)的長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正分量,從而使同相軸的形態(tài)接近實(shí)際情況。即先通過(guò)浮動(dòng)基準(zhǔn)面進(jìn)行短波長(zhǎng)靜校正,再在疊后資料上進(jìn)行長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正在靜校正中使用浮動(dòng)基準(zhǔn)面,成功的關(guān)鍵在于將炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)校正到浮動(dòng)基準(zhǔn)面上時(shí),能夠消除短波長(zhǎng)靜校正分量的影響,從而使CMP道集內(nèi)的反射波時(shí)距曲線能夠接近雙曲線形態(tài)4.2遠(yuǎn)炮檢距處的靜校正方法是否可影響到成像的靜校正量?由前文的討論可知,在近炮檢距處,基準(zhǔn)面校正量與來(lái)自某一深度地震波的實(shí)際校正量之差隨炮檢距不同而變化較劇烈,但在遠(yuǎn)炮檢距處這種變化較小,不會(huì)對(duì)成像造成影響另外,由于利用折射初至波的靜校正方法得到的靜校正量通常更接近淺部的靜校正量,而直接利用基準(zhǔn)面校正方法得到的靜校正量更接近于深部的靜校正量,如果針對(duì)不同時(shí)間(深度)的地震波用不同的方法進(jìn)行靜校正,就能使校正后的結(jié)果更接近于實(shí)際情況。4.3靜校正后的疊加剖面圖8所示為A地區(qū)的山地地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型,模型中地表起伏為實(shí)際地形,高差約為2000m。圖9是圖8中某一單炮記錄,炮點(diǎn)位于圖8中▽所在位置處。從圖9可以看出,由于低速帶的起伏,來(lái)自同一反射(折射)界面的地震波同相軸形態(tài)發(fā)生了扭曲。對(duì)圖9數(shù)據(jù)先進(jìn)行高程改正,然后在高程改正的基礎(chǔ)上用交互迭代靜校正進(jìn)行短波長(zhǎng)靜校正,校正后的基準(zhǔn)面是海拔高度為3910m的水平基準(zhǔn)面。圖12是進(jìn)行高程改正和交互迭代靜校正后的疊加剖面(在疊加的過(guò)程中,由于來(lái)自第一層和第二層的地震波主要是折射波,為了美觀也為了處理上的方便,對(duì)這兩層的地震波進(jìn)行了切除,下同)。利用分塊靜校正的思想,根據(jù)速度解釋過(guò)程中得到的速度場(chǎng),在不同接收道上,對(duì)來(lái)自不同反射界面的地震波進(jìn)行了靜校正量誤差估算,將估算結(jié)果與上述的靜校正量相加,作為新的靜校正量,對(duì)不同接收道的每一個(gè)反射(折射)波進(jìn)行靜校正。圖13是進(jìn)行分塊靜校正之后的疊加剖面。對(duì)比圖12和圖13可知,后者的同相軸能量較前者更加集中,且兩者之間存在一定的時(shí)差。理論的計(jì)算結(jié)果表明,分塊靜校正的同相軸時(shí)間更加接近真實(shí)情況。4.4疊加剖面位置的確定圖14是對(duì)我國(guó)西部G地區(qū)地震M測(cè)線數(shù)據(jù)進(jìn)行交互迭代靜校正后的疊加剖面。由于G地區(qū)地形起伏大,地表地質(zhì)狀況復(fù)雜,交互迭代靜校正方法未能取得理想的效果,剖面中同相軸聚焦不好,且連續(xù)性差。圖15是對(duì)地震M測(cè)線數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊靜校正之后的疊加剖面,由圖中可見(jiàn),剖面的中部出現(xiàn)了較為連續(xù)的同相軸,顯示出構(gòu)造形態(tài)。圖15說(shuō)明分塊靜校正能夠取得較好的效果。5應(yīng)用地表一致性靜校正方法的實(shí)踐文中通過(guò)理論分析和模型驗(yàn)證,分析了地表一致性靜校正與非地表一致性靜校正對(duì)不同類型地震波的延遲作用之間的差異,著重闡述了這種差異存在的原因,并證明這種差異與炮檢距、地震波穿透深度及基準(zhǔn)面高程之間存在直接的聯(lián)系,有助于在實(shí)際工作中消除地表一致性假設(shè)靜校正帶來(lái)的不利影響,為開(kāi)發(fā)非地表一致性靜校正方法提供借鑒。圖10是對(duì)圖9進(jìn)行常規(guī)靜校正的單炮記錄。從圖10中可見(jiàn),圖9中的地震波同相軸扭曲得到了較好的恢復(fù),圖10中的初至波