李淅龍

(中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安 710077)

層析靜校正技術在復雜地表厚黃土區(qū)中的應用

李淅龍

(中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安 710077)

地形復雜地區(qū)起伏大，溝壑縱橫，建立表層結構模型較困難，利用折射波靜校正法無法解決厚黃土區(qū)長波長靜校正問題。層析靜校正方法是提取近地表速度模型來求取高精度的炮點和檢波點的靜校正量，具有地表適應性強、統(tǒng)計性好的特點。采用層析反演靜校正方法能較好地解決復雜地表厚黃土區(qū)靜校正問題，提高了地震資料的品質，構造反映明顯，取得了良好的實際應用效果。

層析靜校正；復雜地表；折射波靜校正；三維地震勘探

隨著東部煤炭資源的日漸枯竭和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，煤炭資源的開發(fā)利用開始轉向西部地區(qū)。我國西部地區(qū)的地貌單元主要是沙漠、戈壁、山地和黃土塬，這些地貌單元地表起伏大，溝壑縱橫，表、淺層低速帶速度橫向變化大，對地震波能量的吸收和衰減效應強烈，導致地震資料初至波能量弱，且不清晰。目的層反射波信噪比低，對疊前時間偏移、水平疊加和偏移成像等后續(xù)處理帶來影響，限制了地震資料解釋成果的精度。因此，地震資料處理中靜校正問題解決的好壞將直接影響地震資料的品質和勘探效果。在眾多的靜校正方法中，折射波靜校正方法應用最廣泛[1-3]。該方法的優(yōu)點在于利用了大量的折射初至信息，具有較好的統(tǒng)計性，計算誤差較小。但是會受到分層精度和速度的影響，靜校正問題得不到徹底解決[4-5]。近年來，層析靜校正法發(fā)展迅速，其利用層析反演的方法提取近地表速度模型，求取炮點和檢波點的高精度靜校正量，不僅可以解決近地表速度不均勻的問題，也很好地解決了長波長靜校正問題[6-7]。基于此，本文簡要介紹了層析靜校正的理論方法，分析評價了其在實際資料處理中的應用效果。

1 層析靜校正方法

層析靜校正是一種基準面校正方法，其原理是對地質模型進行網(wǎng)格化，并假設網(wǎng)格內速度穩(wěn)定不變，利用網(wǎng)絡法進行射線反演，獲取表層速度模型，當微元很小時，認為能夠真實地描述表層結構。假設表層模型是由各向同性介質和高速折射界面組成，初至波旅行時ti與模型參數(shù)p(x,y,z,v)有關，二者的關系可寫成函數(shù)形式：

ti=fi(p)i=1,2,…,m

(1)

式中，fi(p)為非線性函數(shù)，將給定的初始模型p0線性化可得：

t=f0+J1Δp

(2)

式(2)是初至波層析成像公式。其中，f0=f(p0)是旅行時向量；J1是m×n維Jacobi矩陣；Δp

為模型擾動向量。

將實際觀測值t0與模型旅行時tc之差Δt展開成泰勒級數(shù)，忽略高次項，可有：

Δt=JΔp

(3)

矩陣J為靈敏度矩陣，可分解為：

J=UDVT

(4)

式中，U是m×n的正交矩陣；V是n×m的正交矩陣；D是對角矩陣，由奇異值構成，設矩陣的廣義逆為：

A+=VD+UT

(5)

則Δp為：

Δp=A+Δt

(6)

為了準確獲得近地表模型，需要進行多次迭代運算，并在此基礎上計算炮點和檢波點的靜校正量[8-11]。

層析反演靜校正方法通過5個步驟來實現(xiàn)：觀測系統(tǒng)定義，拾取原始單炮初至時間；建立初始表層速度模型并劃分模型網(wǎng)格；根據(jù)初始模型和初至時間，反演近地表速度結構；分析反演結果；求取炮點和檢波點的基準面靜校正量。

層析反演靜校正方法采用高密度單元劃分，可以描述復雜的速度場，通過建立近地表速度模型，避免了由于界面不明顯而引起的靜校正誤差，能夠較好地解決靜校正問題，并真實地反映地下構造特點。

2 實例應用

2.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于鄂爾多斯盆地渭北隆起的西北部，總體構造形態(tài)為被一些寬緩褶曲復雜化的單斜構造，地層走向NNW，總體傾向SWW，含煤地層傾角一般3～8°。

(1)地層 依據(jù)鉆孔揭露，地層由老到新依次為：三疊系上統(tǒng)胡家村組；侏羅系下統(tǒng)富縣組；侏羅系中統(tǒng)延安組、直羅組、安定組；白堊系下統(tǒng)的宜君組、洛河組、環(huán)河-華池組；新近系上新統(tǒng)；第四系中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)及全新統(tǒng)。

(2)煤層 煤系地層為侏羅系中統(tǒng)延安組，該組由下而上分為3個巖性段。其中第3段含2-1，2煤層；第2段含3-1，3(3-2)，3-3煤層；第1段含4煤層(組)，其中4-1煤層、4-2煤層為4煤層的分岔煤層。本次勘探主要煤層為4煤層，目的層一般埋深670～1050m，煤層厚度相對穩(wěn)定，全區(qū)可采。

(3)地震地質條件 勘探區(qū)為第四系覆蓋，大部分為黃土層夾結核或礫石層，其結構松散，對地震波吸收強烈。本區(qū)的主要目的層(4煤層)與圍巖的波阻抗差異明顯，形成了能量強，連續(xù)性好，易于追蹤對比的反射波組(T4)。

2.2 觀測系統(tǒng)及采集參數(shù)

觀測系統(tǒng)的確定主要考慮勘探區(qū)地表形態(tài)、構造發(fā)育、障礙物分布和煤層傾角等情況。依據(jù)充分的試驗結果，綜合分析，采用8線12炮制觀測系統(tǒng)，覆蓋次數(shù)28次(橫向4次，縱向7次)，線距60m，道距15m，炮排距120m，接收道數(shù)112道(單線)，束距240m。

3 應用效果分析

采用層析靜校正方法對研究區(qū)域的地震資料進行處理。由于區(qū)內地表高程變化大，表層橫向速度變化大，原始單炮記錄(圖1)初值波不清晰，目的層反射波無法識別，存在嚴重的靜校正問題。

圖1 原始單炮記錄

圖2為經過層析靜校正之后的單炮記錄，從處理后的單炮記錄可以看出，地形引起的同相軸錯動現(xiàn)象得以消除，目的層反射波同相軸連續(xù)，單炮記錄信噪比得到了提高，靜校正問題得到了較好地解決。

圖2 層析靜校正后單炮記錄

圖3為折射靜校正后的疊加剖面，從該圖中可以看出，該剖面目的層的反射波同相軸呈起伏狀，連續(xù)性差，出現(xiàn)假構造。

圖3 折射波靜校正后疊加剖面

從層析反演靜校正后的疊加剖面(圖4)可以看出，經過層析反演靜校正后，目的層反射波信噪比得到提高，連續(xù)性得到改善，假構造消失，靜校正問題得到較好地解決。

圖4 層析靜校正后疊加剖面

圖5是地震勘探處理的地震剖面，可以看出來自延安組4煤組的反射波，波形特征明顯，信噪比較高，同相軸連續(xù)性好。

圖5 煤層反射波顯示

圖6是薄煤區(qū)在地震時間剖面上的顯示，從該圖可以看出，薄煤區(qū)特征在時間剖面上顯示清楚。本次資料處理，應用層析靜校正方法，提高了資料的分辨率，為資料解釋提供了可靠依據(jù)。

圖6 薄煤區(qū)在地震時間剖面顯示

4 結 論

厚黃土層地區(qū)地形起伏較大，溝壑縱橫，低降速帶厚，長波長靜校正問題嚴重，折射靜校正無法消除低、降速帶的影響，使得剖面上反射波同相軸有較大畸變，影響疊偏剖面的構造形態(tài)，導致錯誤的解釋結果。層析靜校正方法利用大量的初至信息，提取近地表速度模型，并求取炮點和檢波點的高精度靜校正量，不但能很好地解決近地表速度不均勻的問題，而且解決了靜校正問題。實際地震資料處理結果表明：在復雜地表厚黃土區(qū)，層析反演靜校正方法比折射靜校正方法更適用，更能有效地解決靜校正問題。

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[責任編輯：施紅霞]

Application of Tomographic Static Correction Technique in Complex Surface with Thick Loess Layer

LI Xi-long

(CCTEG Xi’an Research Institute，Xi’an 710077,China)

Region undulating was large in terrain complex district，Ravines and gullies criss-cross，surface structural model was built difficulty，the problem of long wavelength static correction of thick loess region could not be solved by refraction static correction method. Tomographic static correction method is extract speed model nearly surface，then high precision shot point and static correction energy of geophone，it’s surface adaptability and statistics are good,complex surface thick loess district static correction problem was solved better by tomographic inversion static correction，the quality of seismic data was improved，structural reflection obviously，and practical results was good.

tomographic static correction；complex surface；refraction static correction；3D seismic exploration

2016-06-12

10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2017.01.004

中煤科工集團西安研究院有限公司2015年度科技創(chuàng)新基金項目(2015XAYMS27)

李淅龍(1984-)，男，河南淅川人，助理研究員，碩士研究生，現(xiàn)主要從事煤田地震勘探及煤田地質工作。

李淅龍.層析靜校正技術在復雜地表厚黃土區(qū)中的應用[J].煤礦開采，2017，22(1)：15-17.

TD15

A

1006-6225(2017)01-0015-03