基于非地表一致性假設(shè)的波場延拓靜校正技術(shù)

基于非地表一致性假設(shè)的波場延拓靜校正技術(shù)

在地震勘探中，靜態(tài)校正操作的質(zhì)量直接影響速度分析的質(zhì)量和重疊效果，影響重疊剖面的信噪比和垂直分辨率。人們?yōu)榱遂o校正研究及其計(jì)算過程的方便,常常作如下的基本假設(shè):對于某道記錄的所有反射波,地表因素的影響是相同的;地表因素對某一特定位置的影響保持恒定,即與地震波的傳播路徑無關(guān)。以上這些假設(shè)條件統(tǒng)稱為地表一致性假設(shè)李錄明等已有的研究大多集中于波場延拓算法,對于方法的驗(yàn)證也主要以模型為主,與其他靜校正技術(shù)對比較少,而且缺少實(shí)際資料的應(yīng)用效果。本文以模型正演為基礎(chǔ),對比了波場延拓靜校正與常規(guī)地表一致性靜校正方法的效果,并通過實(shí)際資料的處理進(jìn)行了驗(yàn)證,最后定量地分析了近地表速度模型對波場延拓靜校正效果的影響。1波點(diǎn)延拓到高速層頂波動(dòng)方程延拓靜校正的過程就是將地震波場從地表向下拓展,延拓到高速層頂界面,然后再從高速層頂界面延拓到一個(gè)給定的基準(zhǔn)面上,其基本思想是逐步延拓、波場累加具體步驟如下:(1)利用地震波初至進(jìn)行層析反演,獲取近地表速度模型。(2)把地震記錄分選為共檢波點(diǎn)道集,在共檢波點(diǎn)道集內(nèi)將所有炮點(diǎn)向下延拓到高速層頂界面。在向下延拓過程中,通過判斷炮點(diǎn)位置和高速頂界面是否有交點(diǎn),決定是否將在此點(diǎn)接收波場加入到總波場中。(3)使用替換速度,將炮點(diǎn)從高速頂界面向上延拓到水平基準(zhǔn)面。在向上延拓過程中,通過判斷炮點(diǎn)和水平基準(zhǔn)面位置,決定是否將接收波場記錄加入到總波場中。(4)將延拓后的數(shù)據(jù)重排,生成共炮點(diǎn)道集,在共炮點(diǎn)道集內(nèi),將所有檢波點(diǎn)從地表向下延拓到高速頂界面。在向下延拓過程中,通過判斷檢波點(diǎn)位置和高速頂界面是否有交點(diǎn),決定是否將在此點(diǎn)接收波場記錄加入到總波場中。(5)采用替換速度。將檢波點(diǎn)波場從高速頂界面向上延拓到水平基準(zhǔn)面。在向上延拓過程中,通過判斷檢波點(diǎn)位置和水平基準(zhǔn)面位置,決定是否將接收波場記錄加入到總波場中。(6)將延拓后的數(shù)據(jù)重排,生成共炮點(diǎn)道集。對激發(fā)點(diǎn)和檢波點(diǎn)進(jìn)行延拓后,炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)均在水平基準(zhǔn)面上,消除了起伏地表和復(fù)雜近地表結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)的影響。2模型數(shù)據(jù)應(yīng)用為了驗(yàn)證波場延拓靜校正方法的效果,建立了如下圖1所示典型近地表速度模型進(jìn)行分析。該模型為一地表劇烈起伏(地表高程差超過500m),并伴有嚴(yán)重橫向變速的地質(zhì)模型(橫向速度從1500m/s到3000m/s劇烈變化),嚴(yán)重破壞了地表一致性假設(shè)條件。利用該模型進(jìn)行波動(dòng)方程正演,生成模擬地震記錄。觀測系統(tǒng)參數(shù)為:中間放炮,每炮300道,道距30m,最小偏移距為0m,炮距50m。圖2(a)為圖1所示模型模擬的單炮記錄,從圖中可以看到,受地表速度和厚度的不均勻性的影響,各層的反射同相軸畸變嚴(yán)重。圖2(b)展示了完成檢波點(diǎn)域波場延拓到基準(zhǔn)面的結(jié)果,對比圖2(a)和圖2(b),可以看出延拓后各層的反射同相軸都很好的恢復(fù)了雙曲線形態(tài)。抽取共檢波點(diǎn)道集[圖2(c)],完成炮域檢波點(diǎn)延拓后,檢波點(diǎn)道集中仍然存在炮點(diǎn)靜校正量的影響。在共檢波點(diǎn)道集中再進(jìn)行一次炮點(diǎn)延拓,延拓結(jié)果如圖2(d)所示,靜校正問題基本解決。圖3為模型數(shù)據(jù)使用不同的靜校正方法處理后的效果展示,從圖3中可以看出,使用高程靜校正可以消除大部分的靜校正量,使雙曲線基本恢復(fù)平滑。層析靜校正靜校正效果更好,獲得的雙曲線和理論雙曲線較吻合。波場延拓靜校正處理效果更好,除了能夠恢復(fù)理論雙曲線外,還通過延拓消除了一些噪音,恢復(fù)的反射軸和理論曲線一致,通過單炮地震記錄處理可以看出,波場延拓靜校正處理效果優(yōu)于層析靜校正。在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行速度分析和疊加,會(huì)取得更加理想的效果。圖4為層析靜校正和波場延拓靜校正后的疊加剖面對比,從圖中可以看出,經(jīng)過延拓靜校正后的疊加剖面比層析靜校正后地震記錄疊加成像效果更好,特別是淺層非地表一致性靜校正問題比較突出,波場延拓靜校正后的疊加剖面更好地恢復(fù)出地下的真實(shí)構(gòu)造形態(tài)。3理論模型和模型結(jié)果對波場延拓靜校正效果的影響為了說明波場延拓靜校正的實(shí)際應(yīng)用效果,選擇了一西部某山地的實(shí)際二維地震資料進(jìn)行處理。圖5為層析反演得到的近地表速度模型,使用該速度模型對實(shí)際數(shù)據(jù)分別進(jìn)行層析靜校正和波場延拓靜校正,獲得的疊加結(jié)果對比如圖6所示。層析靜校正和波場延拓靜校正效果差異明顯,特別是在局部(紅色線框所示位置),波場延拓靜校正疊加后同相軸更加連續(xù),構(gòu)造形態(tài)更加自然。而在相同位置,層析靜校正同相軸凌亂,表現(xiàn)出靜校正問題比較嚴(yán)重。值得注意的是,準(zhǔn)確的近地表速度模型對于波場延拓靜校正效果至關(guān)重要,在進(jìn)行波場延拓前,必須做好近地表模型的反演工作。下面分別通過理論模型計(jì)算和延拓結(jié)果對速度影響進(jìn)行說明。所設(shè)計(jì)的兩層速度模型參數(shù):第一層厚度100m,速度2200m/s;第二層厚度600m,速度3500m/s。對第一層速度分別進(jìn)行-5%~5%的擾動(dòng)作為速度誤差,通過理論計(jì)算得到不同速度誤差下不同偏移距靜校正量誤差分布(圖7)。從圖中可以看出,隨著速度誤差的增加,靜校正誤差也在增加。實(shí)際地震數(shù)據(jù)進(jìn)行延拓的過程中,速度誤差會(huì)造成延拓噪聲增大,延拓成像效果變差。圖8為模型資料分別采用準(zhǔn)確的模型速度延拓和加入10%的隨機(jī)速度誤差延拓后的結(jié)果。從圖中可以看出,速度準(zhǔn)確時(shí),延拓效果好。同相軸平滑。而速度存在誤差時(shí),噪音大,同相軸出現(xiàn)抖動(dòng)。4波場延拓在非地表一致性靜校正中的應(yīng)用復(fù)雜地質(zhì)條件下的地震波實(shí)際傳播情況與地表一致性假設(shè)本身存在較大的差異,而現(xiàn)在生產(chǎn)實(shí)踐中所使用的靜校正方法基本上都是基于地表一致性假設(shè)的,無法從根本上