黃智海，周艷玲，趙 峰，趙 杰

吉林省地質(zhì)工程勘察院，吉林 長(zhǎng)春 130001

1 模型介紹

通過(guò)淺層地震反射法獲得反射地震剖面，成功地揭示淺層地下結(jié)構(gòu)，地震偏移基于波動(dòng)方程，通過(guò)對(duì)反射層位置的校正以及對(duì)繞射能量的收斂來(lái)消除反射記錄中的失真?，F(xiàn)在，偏移是地震數(shù)據(jù)處理過(guò)程的中心環(huán)節(jié)。不同偏移方法受到介質(zhì)速度變化的不同限制，有些偏移方法要求介質(zhì)是常速度或僅有縱向速度的變化，如Stolt偏移及相移法；有些偏移方法受到地層傾角的限制，如15°和45°有限差分偏移。為了對(duì)比傾角對(duì)方法的影響，建立具有不同傾角的層狀彎曲地層。根據(jù)方法對(duì)速度的要求，速度模型將分為常速度和縱向連續(xù)變化兩種。模型的反射層模型，速度模型的建立，Kirchhoff正演及速度分析過(guò)程由開(kāi)源軟件Madagascar完成。模型及參數(shù)如下：

圖1反射層模型包含從0°到45°變化的傾角。正演時(shí)，道數(shù)為101道，炮檢距0.1 km，時(shí)間采樣總數(shù)1 301個(gè)，時(shí)間間隔0.004 s。深度延拓步長(zhǎng)等于時(shí)間間隔。對(duì)于速度模型一，其速度為常量1.5 kft/s；速度模型二的速度是縱向線性變化的，初值為1.5 kft/s，變化梯度為0.25。實(shí)驗(yàn)中加入了隨機(jī)噪聲。為了下文中方便進(jìn)行處理解釋，從下到上地層分別標(biāo)注為第一層到第四層。

與圖1進(jìn)行對(duì)比可以看出，圖2中反射層的位置發(fā)生了偏移，地層傾角也發(fā)生了變化，且反射波在三、四層中蝴蝶結(jié)干涉嚴(yán)重。圖中第四層端點(diǎn)處的反射是因?yàn)槲者吔绲膯?wèn)題，本文有意留下，但它不在偏移處理的范圍之內(nèi)。

圖3是連續(xù)速度模型是為了檢驗(yàn)有限差分法及相移法的偏移效果，相移法要求速度沒(méi)有橫向變化，所以模型只有縱向上的速度變化。

從圖4中可看出除第一層，另外三層反射波位置都有不同程度的偏移；三，四層反射波出現(xiàn)蝴蝶結(jié)干涉。

圖1 反射層模型Fig.1 The re fl ective layermodel

圖2 常速度模型下合成的自激自收記錄Fig.2 Transmitting and receiving record composed in the constant velocitymodel

圖3 連續(xù)速度模型Fig.3 Continuous velocitymodel

圖4 連續(xù)速度模型下合成的自激自收記錄Fig.4 Transmitting and receiving record composed in the continuous velocitymodel

2 處理結(jié)果

應(yīng)用15°有限差分偏移見(jiàn)圖5，常速度模型。偏移后一層沒(méi)有發(fā)生變化；二層的位置得到較好的校正，彎曲的程度與反射層模型中一樣；三，四層的位置也有不同程度的校正；蝴蝶結(jié)干涉有一定的分解，較緩的第三層中的干涉分解較好，第四層中仍有明顯的干涉。

應(yīng)用45°有限差分偏移見(jiàn)圖6，常速度模型。

與15°有限差分偏移結(jié)果有明顯的不同，偏移的效果更徹底。同樣，第一層沒(méi)有變化；第二層反射波校正到真實(shí)地層位置，反射波很清晰；第三層和第四層反射波校正后位置發(fā)生了很大的改變，波形與原反射層模型很相近；蝴蝶結(jié)干涉受到不同程度的分解。

應(yīng)用stolt偏移見(jiàn)圖7，常速度模型。

各層的反射波與有限差分偏移結(jié)果相比明顯要清晰一些，層的位置校正的也很好；干涉也得到較好的分解。

對(duì)比15°差分偏移和stolt偏移結(jié)果見(jiàn)圖8，為了對(duì)比不同偏移方法的偏移效果，將偏移后的剖面和原剖面進(jìn)行疊加，以便清楚地進(jìn)行對(duì)比。

左圖應(yīng)用的是15°偏移，右圖應(yīng)用的是Stolt偏移。可以看出兩個(gè)偏移方法的偏移結(jié)果具有很大差別。單從第二層來(lái)看，即對(duì)于較小的地層傾角，15°有限差分偏移和stolt偏移在常速度介質(zhì)中的偏移效果是一樣的；但從三、四層的效果對(duì)比中可以看出，stolt偏移對(duì)反射層傾角的校正能力要好于15°有限差分偏移，且校正后的反射層也更加清晰；兩種方法都使干涉得到了分解，但對(duì)于三、四層這樣大傾角的地層，Stolt偏移的分解能力要好很多。

圖5 15°原剖面Fig.5 The 15°original pro fi le

圖6 15°有限差分偏移剖面Fig.6 The 15° fi nite-difference excursion pro fi le

圖7 45°原剖面Fig.7 The 45°original pro fi le

圖8 45°有限差分偏移剖面Fig.8 The 45° fi nite-difference excursion pro fi le

對(duì)比45°有限差分偏移和Stolt偏移結(jié)果見(jiàn)圖9。

對(duì)比兩圖，第二層的偏移效果是一樣的；對(duì)比三層和四層，45°有限差分偏移對(duì)反射層位置的校正程度要稍微大一些，但是反射層的清晰程度較Stolt偏移要差很多；從對(duì)蝴蝶結(jié)干涉分解的程度來(lái)看，45°有限差分偏移的效果要好一些，尤其是對(duì)第四層的干涉，干涉基本上已能夠完全分解，但是結(jié)合圖 ，可以推測(cè)，當(dāng)反射層傾角繼續(xù)增大時(shí)，45°有限差分對(duì)干涉分解的能力將沒(méi)有stolt偏移好。

應(yīng)用45°有限差分偏移見(jiàn)圖10，連續(xù)速度模型。

偏移后的剖面，第一，二層反射層更加清晰，第二層的位置也到了校正，彎曲變得圓滑；對(duì)三層和四層反射層的位置有明顯的校正；第三、四層的干涉有很好的分解。

應(yīng)用相移法，連續(xù)速度模型見(jiàn)圖11。

相移法對(duì)傾斜反射層的位置校正的很好，干涉也得到了很好的分解。但是由于偏移速度采用的是均方根速度，使其偏移結(jié)果不夠徹底。

對(duì)比45°有限差分偏移和相移法結(jié)果見(jiàn)圖12

由于偏移速度用的是均方根速度，所以對(duì)偏移的效果有一定的影響，但是從圖中可以看出，有限差分法和相移法在縱向變速度介質(zhì)中的偏移效果都很好。

3 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

不同偏移方法由于方法原理的不同，對(duì)傾角和速度有各自的限制，對(duì)反射波的處理程度也各不相同。

（1）對(duì)于相同的反射層傾角，有限差分法對(duì)反射波位置的校正效果要好于F-K偏移方法，但是隨著傾角的增大，F(xiàn)-K偏移的效果將逐漸優(yōu)于有限差分法；

（2）在常速度及偏移速度準(zhǔn)確的情況下，F(xiàn)-K偏移處理的反射層要比有限差分法清晰；

（3）在處理的數(shù)據(jù)量相同情況下，F(xiàn)-K域算法的運(yùn)算效率比有限差分法高很多。

圖9 stolt原剖面Fig.9 stolt original pro fi le

圖10 stolt偏移剖面Fig.10 stolt excursion pro fi le

圖11 15°原剖面和stolt偏移結(jié)果疊加的剖面Fig.11 The 15°original pro fi le and superimposed pro fi le of stolt excursion result

圖12 15°差分偏移剖面和stolt偏移結(jié)果疊加的剖面Fig.12 The 15°difference excursion pro fi le and superimposed pro fi le of stolt excursion result

[1] [美]R.E.謝里夫.[加]L.P.吉爾達(dá)特(初 英，李永楚，王宏偉，呂旭東譯).勘探地震學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社， 1999.

[2] 王有新,應(yīng)用地震數(shù)據(jù)處理方法[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2009.

[3] 牟永光.地震勘探資料數(shù)字處理方法[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，1981.

[4] A.J.Berkhout.(馬在田,張叔倫譯).地震偏移波場(chǎng)外推法聲波成像[M]. 北京：石油工業(yè)出版社,1983.

[5] 劉喜武、劉 洪.波動(dòng)方程地震偏移成像方法的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].地球物理學(xué)進(jìn)展, 2002,（4）.