復(fù)雜工程地震勘探中剩余時(shí)差的校正方法

復(fù)雜工程地震勘探中剩余時(shí)差的校正方法

1工程剩余時(shí)差的存在原因基于工程地震勘探剩余時(shí)差校正的理論方法，提出了基于油氣勘探剩余時(shí)差校正的問題，但由于研究對(duì)象的不同，出現(xiàn)了不同的問題。石油勘探中勘探深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于炮間距,這個(gè)假設(shè)在淺層勘探中一般是不成立的;在地面起伏不大的情況下,工程勘探一般不做靜校正處理,由于工程勘探深度較淺,淺層介質(zhì)橫向多變性嚴(yán)重;因此剩余時(shí)差在工程勘探中也是存在的。工程中的剩余時(shí)差主要為隨機(jī)性的剩余靜校時(shí)差與帶雙曲線規(guī)則的剩余動(dòng)校時(shí)差和傾角時(shí)差,對(duì)于隨機(jī)性剩余時(shí)差與帶雙曲線規(guī)則剩余時(shí)差都有很多消除的方法技術(shù)。在油氣勘探剩余時(shí)差處理方面,聶碧勛在文章中目前針對(duì)復(fù)雜工程勘探條件下各種時(shí)差的影響分析不多,大多發(fā)表的文章把剩余時(shí)差都視作單一成分進(jìn)行直接校正,然而各種剩余時(shí)差成份是同時(shí)并存的,這就要求對(duì)時(shí)差分步分類處理。2復(fù)雜條件分析工程環(huán)境復(fù)雜性主要分為兩部分:地表復(fù)雜與地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而地表復(fù)雜包括地形起伏與噪聲復(fù)雜,地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜則包括地下低速帶橫向多變與地下構(gòu)造的彎曲多變,只有研究分析這些復(fù)雜條件與各類剩余時(shí)差的關(guān)系,才能采取不同的校正方法消除剩余時(shí)差。剩余時(shí)差主要有三種成分構(gòu)成,即靜校正剩余時(shí)差、動(dòng)校正剩余時(shí)差和傾角時(shí)差。2.1參數(shù)不準(zhǔn)確對(duì)表層靜校正速度和參數(shù)取得方法的影響在地震勘探中剩余靜校正時(shí)差一般指一次靜校正殘余值,這些殘余值是由靜校不準(zhǔn)引起的,地表參數(shù)和速度是表層一次校正的重要參數(shù)。在油氣勘探中,表層靜校正量獲取方式主要為微地震測(cè)井,不需轉(zhuǎn)換相對(duì)準(zhǔn)確。而在工程勘探中,一般通過(guò)直達(dá)波等提取表層速度,而且表層靜校正速度和表層參數(shù)獲取方法的選擇以及參考點(diǎn)數(shù)量都無(wú)法和石油勘探相比,下面以地形校正中檢波點(diǎn)高程誤差為例說(shuō)明參數(shù)不準(zhǔn)確對(duì)工程勘探的影響遠(yuǎn)大于石油勘探。假設(shè)地形校正參數(shù)為h,其誤差為Δh,則檢波點(diǎn)地形校正的誤差為Δh,石油勘探中所謂淺層比工程勘探的淺層深得多,自然表層v2.2剩余動(dòng)校正量計(jì)算在工程地震中,由于復(fù)蓋次數(shù)低,地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜的情況下,難于獲得正確的疊加速度,離散插值速度與疊加速度一致性差,動(dòng)校正后一定存在剩余動(dòng)校正量。假設(shè)以v其中,h為界面深度,v反射界面上覆層速度,s為炮檢距。在石油勘探中2.3地層傾斜剩余差傾斜地層按照水平地層校正所帶來(lái)時(shí)差:其中s為炮間距,V為上覆層速度,h3剩余動(dòng)校正誤差的消除剩余靜校正量是低速帶和地形引起的,剩余靜校正時(shí)差所造成的位移對(duì)整道地震記錄各個(gè)層位而言都是相同的,即剩余靜校正時(shí)差在時(shí)間軸上為一個(gè)常數(shù)。如果構(gòu)造較為簡(jiǎn)單,則在層速度正確的情況下,速度插值得到的速度界面與構(gòu)造界面相符,則不存在剩余動(dòng)校正量,只有彎曲界面才存在剩余動(dòng)校正量。傾角時(shí)差是由于傾斜界面以水平界面的動(dòng)校正公式進(jìn)行校正所帶來(lái)的誤差,則可以說(shuō)只有傾斜界面才存在傾角時(shí)差(圖1)。對(duì)于a層界面的剩余時(shí)差有:δt對(duì)于b層界面的剩余時(shí)差有:由于靜校正量對(duì)于時(shí)間變量為靜態(tài)量,即:δt其中δt因而在剩余時(shí)差校正中應(yīng)該先除去a、b層界面中共有的剩余靜校正時(shí)差δt3.1時(shí)間函數(shù)的定義幾乎所有的剩余靜校正都是以下述假設(shè)為前提的:一是在給定的地面位置上,剩余靜校正值不是一個(gè)時(shí)間的函數(shù),即它與射線的方向路徑及到達(dá)先后無(wú)關(guān)。二是剩余靜校正值是距離x的隨機(jī)函數(shù),它在剖面上是隨機(jī)分布,均值為零假設(shè)對(duì)于第i炮第j接收道的記錄其剩余靜校正時(shí)差T即:T對(duì)于檢波點(diǎn)j,有m個(gè)炮點(diǎn)共用,因此:由于炮點(diǎn)的剩余靜校正時(shí)差S同理對(duì)于炮點(diǎn)剩余靜校正時(shí)差有:3.2剩余時(shí)差校正時(shí)差與傾角時(shí)差在消除由地形起伏與低速帶引起的剩余靜校正量后,剩下的剩余動(dòng)校正時(shí)差與傾角時(shí)差是由地下構(gòu)造彎曲引起的。由于界面的彎曲程度不同,因此不同界面存在的剩余動(dòng)校正時(shí)差與傾角時(shí)差不同,同一界面不同部分其剩余動(dòng)校正時(shí)差與傾角時(shí)差也有可能不同。所以,剩余動(dòng)校正時(shí)差與傾角時(shí)差是不能炮檢分離統(tǒng)計(jì)的。由公式(1)與公式(2)可知,剩余動(dòng)校正時(shí)差與傾角時(shí)差均與x在工程勘探中炮檢距較小,雙曲線法則不是十分明顯,如果對(duì)于所有共中心點(diǎn)記錄都用雙曲線擬合的方式求取時(shí)差計(jì)算量將十分巨大。因而本文在文獻(xiàn)[8]傾角模型道法剩余動(dòng)校正拾取和消除的基礎(chǔ)上,考慮了文獻(xiàn)[9]剩余動(dòng)校正量為一個(gè)與炮間距有關(guān)的雙曲線函數(shù),本方法提出基于剩余動(dòng)校正為與炮間距有關(guān)的雙曲線函數(shù),炮間距較小的剩余動(dòng)校正時(shí)差較小,即更接近零基線,因而在傾角模型道法求取模型道時(shí)可以按不同的炮間距加不同的權(quán)重,從而增加模型道的準(zhǔn)確性。以某一CMP道集為中心,沿著傾角方向,向前向后各取M/2個(gè)CMP道集,則該模型道函數(shù)為:其中x4雙曲線剩余時(shí)差校正在圖2(a)中,可以看出水平層的剩余時(shí)差主要為剩余靜校正量,但彎曲界面的剩余時(shí)差較為復(fù)雜,除了剩余靜校正量,還存在由于動(dòng)校正不足的剩余時(shí)差和傾斜界面共反射點(diǎn)分散的剩余時(shí)差。因此首先考慮利用第一層水平層消除兩層同時(shí)存在的剩余靜校正量,得到圖2(b)。放大圖2(b)中同相軸框可以看出,雖然主要剩余動(dòng)校正時(shí)差已經(jīng)消除,但同相軸并沒有完全拉直,還殘留著略微帶雙曲線彎曲的時(shí)差,可以看作這是剩余動(dòng)校正時(shí)差與界面彎曲時(shí)差引起的共反射點(diǎn)分散時(shí)差的疊加。所以可以用上文的雙曲線剩余時(shí)差校正方法來(lái)消除這個(gè)時(shí)差,得到圖2(c)。由圖2(c)可以看出時(shí)差基本消除,同相軸被拉直。圖3為圖2的疊加效果圖,可以看出未作剩余時(shí)差處理的圖3(a)同相軸犬牙交錯(cuò),子波比較寬,而經(jīng)過(guò)剩余時(shí)差校正獲得圖3(b)同相軸變得比較光滑并且子波明顯比未處理前的要窄。5水平層位的確定在工程實(shí)際資料處理中,由于層位多并且雜亂,如果細(xì)分層位處理,會(huì)使工作量成倍增加。而且工程勘探中完全水平層位十分罕見,因此,選定某一連續(xù)性較好,起伏不大的層位代替水平層位。由圖3可以看出,圖3(b)中經(jīng)過(guò)傾角模型道剩余時(shí)差靜校正處理的層位,即圖中虛線標(biāo)出的層位,與圖3(a)虛線標(biāo)出的層位相比,剖面目的層更連續(xù)清晰,能量更為集中,深部同相軸更豐富連續(xù)。6剩余時(shí)差校正1)在工程地震勘探剖面中,標(biāo)準(zhǔn)的水平界面是不存在的,為了滿足本文方法要求,可以用起伏不大的傾斜反射界面代替,也可以從多個(gè)界面中提取水平部分代替本文中水平界面。2)在工程勘探中,存在低速帶與勘探層速度差異不大的情況,即低速帶速度不滿足遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于勘探層速度,這時(shí)剩余靜校正的兩個(gè)前提假設(shè)是不成立的,射線傾角不能忽略,深淺層的剩余靜校正不同,因此剩余靜校正要分層統(tǒng)計(jì),但在誤差允許范圍內(nèi),可以用某一層的剩余靜校正量代替鄰層位的剩余靜校正量。3)由于工程勘探測(cè)線短,覆蓋次數(shù)低,所以當(dāng)?shù)乇砥鸱^大,地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí),地震記錄質(zhì)量較差,如果直接進(jìn)行炮檢分離統(tǒng)計(jì),地震剖面會(huì)出現(xiàn)交錯(cuò)現(xiàn)象,統(tǒng)計(jì)效果不理想,可以先求出記錄道與模型道時(shí)差,用一定比例的時(shí)差直接進(jìn)行一次校正,再求模型道提取時(shí)差進(jìn)行炮檢分離統(tǒng)計(jì)。4)在工程勘探中由于排列短,復(fù)蓋次數(shù)低,CMP道集數(shù)少,如果模型道只使用單個(gè)CMP點(diǎn)進(jìn)行疊加統(tǒng)計(jì),則統(tǒng)計(jì)效果差。為了改善統(tǒng)計(jì)效果,可以把鄰近的模型道通過(guò)加權(quán)方式疊加進(jìn)行統(tǒng)計(jì),如公式(3)。但當(dāng)界