巨厚黃土塬地區(qū)靜校正方法研究

巨厚黃土塬地區(qū)靜校正方法研究

由于雨水長期排放，黃土耳區(qū)地表形成了一個獨特的地形，同時具有牧場系統(tǒng)、黃土高原、梁和坡。地形極其復(fù)雜，地表起伏極大，高差較大。黃土層厚度變化較大，地表速度迅速移動。以鄂爾多斯某黃土塬地區(qū)為例,其表層覆蓋黃土層厚度為100～300m,且隨機變化。黃土層下伏新近系和古近系膠泥和白堊系砂巖地層;低速層厚度為6～50m,速度為400～700m/s;表層黃土層速度250～700m/s;紅土層速度為700～1700m/s;潛水面埋深變化大。受表層結(jié)構(gòu)特征(高程、風(fēng)化層的速度、厚度和潛水面埋深)的區(qū)域不均勻性等諸多因素的影響,黃土塬地區(qū)除了存在嚴重的短波長靜校正問題外,還存在嚴重的中、長波長靜校正問題,在地震資料處理中,這些問題嚴重影響了均方根速度的求取和地震成像最終構(gòu)造的落實。因此,如何確保靜校正真實可靠是黃土塬地區(qū)地震資料處理中的重大難點之一。近地表靜校正是地震數(shù)據(jù)成像獲得可靠構(gòu)造形態(tài)的基礎(chǔ),只有在近地表靜校正可靠的情況下,才能獲得較為真實的速度,進而才能獲得可靠的構(gòu)造形態(tài)。當(dāng)前巨厚黃土塬地震數(shù)據(jù)處理中,靜校正處理技術(shù)尚未成熟。目前靜校正方法根據(jù)其理論主要可分為:高程靜校正、模型靜校正、折射靜校正和層析靜校正等。高程靜校正:由于黃土塬區(qū)表層的速度和厚度變化大、高差大,故難以找到一個適合全區(qū)的替換速度,且替換速度對靜校正的精度影響大,靜校正效果不理想。模型靜校正:小折射和微測井是低速帶調(diào)查時采用的傳統(tǒng)方法,在地形起伏劇烈、風(fēng)化層厚度大的黃土塬地區(qū),由于低速帶調(diào)查未能或未能全部探測到高速帶頂部的深度,測點密度也不夠大,故模型靜校正不能保證獲得可靠的構(gòu)造形態(tài)。折射靜校正:基于折射波方程的表層速度反演,較適用于地表起伏不劇烈、表層速度橫向均勻性較好、有明顯折射面且折射面的橫向變化緩慢的地區(qū),針對巨厚黃土塬地區(qū)難以獲得理想的效果。層析靜校正:因為突破了常規(guī)折射理論的限制,在一般復(fù)雜的地區(qū),相較于折射靜校正可獲得更準確的靜校正量對復(fù)雜表層速度結(jié)構(gòu)的正確理解以及清晰的靜校正概念,在解決復(fù)雜靜校正問題中將發(fā)揮重要作用1標志層控制的高程靜校正針對長波長靜校正問題,探索出在淺層速度橫向變化不劇烈情況下,宜采用基于標志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正方法;在淺層速度橫向變化復(fù)雜情況下,宜采用其它有效的長波長靜校正方法巨厚黃土塬地區(qū)不同地段靜校正、速度分析及疊加試驗基于標志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正方法,主要目的是解決長波長靜校正問題。該方法包括以下4個關(guān)鍵步驟。①合理選取處理基準面:對于巨厚黃土塬地區(qū)地表起伏劇烈的情況,高程靜校正的替換速度難以準確選取,如果處理基準面選擇不當(dāng),則會導(dǎo)致其獲得的靜校正量產(chǎn)生較大的誤差,因此處理基準面通常選取探區(qū)的平均高程處,其形成的累積誤差相對較小。②常規(guī)高程靜校正、速度分析及疊加:由于巨厚黃土塬地區(qū)不同地段的速度譜質(zhì)量差異大,由常規(guī)高程靜校正和盲選速度譜位置的速度分析產(chǎn)生的初始疊加剖面品質(zhì)差,但可為優(yōu)選生成速度譜點位提供參考。③優(yōu)選生成速度譜點位及求取可靠的速度場:利用初始疊加剖面和高程信息,優(yōu)選生成速度譜點位,再次生成速度譜并拾取更精確的速度函數(shù),獲得更為可靠的速度場。④替換速度求取以及標志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正:在可靠速度場基礎(chǔ)上,采用替換速度掃描方式,依據(jù)高品質(zhì)地段標志層的構(gòu)造形態(tài)選擇替換速度。當(dāng)替換速度偏低時標志層反射波同相軸兩端上翹;當(dāng)替換速度偏高時標志層反射波同相軸兩端下彎;當(dāng)替換速度準確時標志層反射波同相軸平坦。依據(jù)這一判斷準則,可獲得更為精確的替換速度。依靠合理的處理基準面、可靠的速度場和精確的替換速度,可求取準確的長波長靜校正量。該方法雖然受巨厚黃土塬的影響,在高地表處(黃土巨厚)靜校正量的誤差大;但在表層速度橫向變化不劇烈地區(qū)或受黃土塬低速帶影響程度低的低地表處,高程靜校正方法解決了該地段的長波長靜校正問題,并為保持構(gòu)造形態(tài)不被破壞奠定了良好的基礎(chǔ)。線性動校正試驗在進行巨厚黃土塬地區(qū)的地震數(shù)據(jù)處理時,經(jīng)過基于標志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正后,往往會出現(xiàn)嚴重影響構(gòu)造形態(tài)和信噪比的高值中波長靜校正問題,不能僅依靠地表一致性剩余靜校正方法予以解決。為此,提出了基于初至波疊加的中波長剩余靜校正方法,該方法的主要目的是解決中波長靜校正問題,包括以下4個關(guān)鍵步驟。①抽取共檢波點道集記錄和共炮點道集記錄:在基于標志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正處理基礎(chǔ)上,將數(shù)據(jù)分別抽取為共檢波點道集記錄和共炮點道集記錄。②速度掃描以獲取合適的線性動校正速度:在共檢波點道集記錄和共炮點道集記錄的線性動校正速度掃描疊加的基礎(chǔ)上,本著疊加剖面初至波起跳清晰干脆以及便于拾取初至到達時間的目的,獲得可靠的線性動校正速度。③優(yōu)選參與疊加的炮檢距范圍并進行疊加:由于近炮檢距的直達波和遠炮檢距的折射波不能用同一線性動校正速度校平,故需要優(yōu)選參與初至波疊加的炮檢距范圍,保留相對穩(wěn)定的折射波記錄,以實現(xiàn)共檢波點道集和共炮點道集的初至波同相疊加,達到初至波起跳干脆的目的。④檢波點和炮點中波長靜校正量提取及應(yīng)用:沿共檢波點和共炮點初至波的低頻平滑趨勢拾取“零時間線”,沿共檢波點和共炮點初至波到達時拾取用于提取中波長剩余靜校正的“延遲時間線”,將拾取的“延遲時間線”減去“零時間線”,可分別求取檢波點和炮點的中波長剩余靜校正量?；跇酥緦有拚牡乇硪恢滦允Ｓ囔o校正基于初至波疊加的中波長剩余靜校正處理后,因初至拾取不準等因素造成的嚴重短波長靜校正問題仍然存在,其疊加剖面的部分地段的信噪比過低,如果直接將該疊加剖面用作地表一致性剩余靜校正處理的外部模型,處理效果難以保證,故提出了基于標志層修正的地表一致性剩余靜校正方法,該方法的主要目的是解決短波長靜校正問題,包括以下2個關(guān)鍵步驟。①修正標志層并建立剩余靜校正的外部模型:在上述兩步靜校正處理的疊加數(shù)據(jù)上,根據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況、測井資料和已有的老處理成果等信息,對疊后數(shù)據(jù)進行修飾,以提高外部模型的品質(zhì)。②地表一致性剩余靜校正迭代:利用高品質(zhì)的外部模型數(shù)據(jù)和準確的速度,采用多次迭代地表一致性剩余靜校正的處理方法,由大到小地調(diào)整限制門檻值,使得靜校正量逐步收斂,最終可求得準確的剩余靜校正量;或采用適應(yīng)高值靜校正量的非線性反射波剩余靜校正方法。標志層監(jiān)控的靜校正處理流程綜上所述,標志層控制的靜校正處理流程如圖1所示。2模型數(shù)據(jù)測試模型構(gòu)建和正式游戲模擬1維數(shù)值模型首先從巨厚黃土塬地區(qū)BC三維工區(qū)實際地震數(shù)據(jù)處理成果中,選取一條有代表性的二維測線;然后利用可靠的井資料和地表高程數(shù)據(jù),并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征和實際炮點檢波點位置關(guān)系,提取二維測線對應(yīng)的地表高程(高差為360m)、地層速度及埋深以及構(gòu)造形態(tài)等信息;最后構(gòu)建該二維數(shù)值模型。模型各層段彈性參數(shù)見表1。2中間激發(fā)兩端接收系統(tǒng)為研究巨厚黃土塬地區(qū)近地表靜校正方法的處理效果,在上述模型中將第7層和第8層替換為一個水平地層,以判斷構(gòu)造形態(tài)保真情況,并檢驗基于標志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正處理后構(gòu)造形態(tài)的可靠性。參照本區(qū)地震采集實際情況,本次采用中間激發(fā)兩端接收觀測系統(tǒng),最大偏移距為3340m,炮點間距為40m,檢波點間距為40m,模型剖面長26565.5m,垂向深度為2143.06m。采用26Hz的零相位雷克子波,點震源球面波激發(fā),接收點排列隨炮點移動,共495炮,每炮171道接收。記錄時間長度為2s,采樣率為1ms。采用彈性波有限差分方法對上述兩個模型進行地震波場正演模擬,地表定義為不可見地表。地表一致性剩余靜校正按照圖1所示的標志層控制的靜校正處理流程,對圖2、圖3正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)分別進行測試處理。將圖3所示模型正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)經(jīng)常規(guī)高程靜校正、速度分析和疊加處理后,得到的剖面如圖4所示,圖中上方的曲線為高程曲線,圖中箭頭所指的部位疊加段品質(zhì)高,可作為生成速度譜的有利點位,其一般分布在地勢低洼處。對圖3所示模型正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)應(yīng)用基于標志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正方法,獲得的疊加剖面如圖5a所示,由于該方法只對高程差引起的長波長靜校正量進行校正,復(fù)雜的中短波長靜校正問題未能得到解決,故剖面中存在部分地段信噪比低的現(xiàn)象,但箭頭所指處的地層產(chǎn)狀正確,總體構(gòu)造形態(tài)未失真,因此可繼續(xù)進行中、短波長的剩余靜校正處理。對圖3模型正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)應(yīng)用折射靜校正方法,得到的疊加剖面如圖5b所示,盡管部分地段波組連續(xù)性優(yōu)于圖5a,但箭頭所指部分構(gòu)造形態(tài)出現(xiàn)失真,故不宜在此基礎(chǔ)上進行后續(xù)的處理。對圖2所示的模型正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)應(yīng)用基于標志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正方法,得到的共檢波點初至波線性動校疊加剖面如圖6a所示。長波長靜校正后,如果不存在中波長剩余靜校正問題,則該初至波應(yīng)以低頻平滑趨勢出現(xiàn),即為“零時間線”(藍色)。圖6a中初至波到達時代表中波長剩余靜校正的“延遲時間線”(紅色),將“延遲時間線”減去“零時間線”可獲得檢波點的中波長剩余靜校正量(圖6b)。將同樣的方法應(yīng)用于共炮點初至波疊加剖面,可以獲得炮點的中波長剩余靜校正量(圖6c)對圖2所示的模型正演模擬得到的數(shù)據(jù)應(yīng)用標志層控制的靜校正方法處理,該過程的單炮記錄如圖7所示。與原始的單炮記錄(圖7a)相比,圖7b、圖7c和圖7d上的反射波雙曲線規(guī)律逐漸明顯。在圖5a疊加剖面的基礎(chǔ)上,應(yīng)用中波長剩余靜校正和標志層修正的地表一致性剩余靜校正方法進行處理,獲得的疊加剖面品質(zhì)顯著提高,并且保持了可靠的構(gòu)造形態(tài)(圖8)。對圖2所示的模型正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)應(yīng)用不同靜校正方法處理,得到的疊加剖面如圖9所示。圖9a為采用層析靜校正+剩余靜校正方法處理得到的疊加剖面,其構(gòu)造形態(tài)與圖2所示模型的構(gòu)造形態(tài)相似度低,構(gòu)造形態(tài)嚴重失真;圖9b為采用折射層析靜校正+剩余靜校正方法處理得到的疊加剖面,其構(gòu)造形態(tài)與圖2所示模型的構(gòu)造形態(tài)相似度不高,中部構(gòu)造形態(tài)優(yōu)于圖9a,但邊界處構(gòu)造形態(tài)嚴重失真;圖9c為采用標志層控制的靜校正方法處理得到的疊加剖面,其構(gòu)造形態(tài)與圖2所示模型的構(gòu)造形態(tài)相似度最高,說明本文方法具有一定優(yōu)勢,也說明方法復(fù)雜未必處理效果好,只有在滿足方法適用條件的前提下展開應(yīng)用才能體現(xiàn)其優(yōu)勢3實際數(shù)據(jù)處理從鄂爾多斯盆地某巨厚黃土塬地區(qū)的地震數(shù)據(jù)中,選取了一條二維測線應(yīng)用不同靜校正方法進行處理。由于該工區(qū)的原始數(shù)據(jù)信噪比低,在高程靜校正疊加剖面上未發(fā)現(xiàn)理想的標志層,故實際處理過程中將剖面中0.6s和1.5s處出現(xiàn)的相對強反射同相軸視為標志層?？紤]該工區(qū)的地表高程情況和老資料處理的基準面(1200m)及本次基準面測試處理情況,也為了便于對比處理效果,仍將處理基準面定為1200m?？紤]替換速度測試結(jié)果和老資料處理的替換速度(3000m/s),將本次處理的替換速度仍定為3000m/s。經(jīng)不同炮檢距范圍的初至波疊加測試,將共炮點道集、共檢波點道集疊加的炮檢距范圍定為500～2500m。圖10為對實際二維地震數(shù)據(jù)應(yīng)用中波長剩余靜校正方法前、后的初至波疊加剖面,對比圖10a與圖10b可知,該靜校正方法較好地解決了共檢波點的中波長靜校正問題;對比圖10c與圖10d可知,該方法較好地解決了共炮點的中波長靜校正問題。對實際地震數(shù)據(jù)應(yīng)用標志層控制的靜校正方法進行處理,該過程的單炮記錄如圖11所示,可以看出靜校正問題逐步得到了解決,反射波同相軸的雙曲線規(guī)律逐漸明顯。圖12a為應(yīng)用層析靜校正和剩余靜校正方法處理得到疊加剖面,剖面出現(xiàn)了串層,波組特征不理想;圖12b為應(yīng)用標志層控制的靜校正方法處理得到的疊加剖面,剖面品質(zhì)明顯提升,其構(gòu)造形態(tài)可靠且信噪比高。4巨厚黃土塬地區(qū)、中小型地的靜校正技術(shù)優(yōu)勢本文針對巨厚黃土塬的靜校正難題,提出了一種由基于標志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正、基于初至波疊加的中波長靜校正、基于標志層修正的剩余靜校正的3步遞進式組合構(gòu)成的標志層控制的靜校正方法。根據(jù)該方法對不含水平層和含水平層二維數(shù)值模擬地震數(shù)據(jù)及鄂爾多斯地區(qū)實際二維地震數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果,可以得到如下結(jié)論:1)在具有良好標志層的巨厚黃土塬地區(qū),在表層速度橫向變化不劇烈的情況下,基于標志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正處理方法,可較好地解決巨厚黃土塬地區(qū)地震數(shù)據(jù)靜校正的長波長靜校正問題;在應(yīng)用基于標志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正方法處理的基礎(chǔ)上,應(yīng)用基于初至波疊加的中波長剩余靜校正處理方法,可較好地解決黃土塬地區(qū)地震數(shù)據(jù)中波長剩余靜校正問題;在應(yīng)用基于初至波疊加的中波長剩余靜校正方法處理的基礎(chǔ)上,應(yīng)用基于標志層修正的地表一致性剩余靜校正多次迭代處理方法,可較好地解決黃土塬地區(qū)地震數(shù)據(jù)短波長剩余靜校正問題。2)盡管上述遞進式的靜校正方法是一種簡單的從反射疊加的形態(tài)去質(zhì)控靜校正的技術(shù)措施,但在基本滿足該方法假設(shè)條件的前提下,靜校正極其復(fù)雜且現(xiàn)有技術(shù)難以獲得理想靜校正效果的情況下,該方法不失為一種良好的選擇。模型和實際數(shù)據(jù)的應(yīng)用結(jié)果證明了該方法理論上的正確性及應(yīng)用中的有效性和實用性。采用該靜校正方法,可在一定程度上克服