解潔清

(中國(guó)煤炭地質(zhì)總局地球物理勘探研究院，河北涿州 072750)

0 引言

靜校正是一個(gè)古老而又難以解決的問(wèn)題，也是制約地震資料處理的瓶頸問(wèn)題，特別是在地表起伏變化劇烈，山地和山前地帶地形陡峭，近地表速度縱、橫向變化劇烈地區(qū)，靜校正問(wèn)題嚴(yán)重地影響了地震資料的成像質(zhì)量。著名地球物理學(xué)家迪克斯教授曾說(shuō)“解決好靜校正就等于解決了地震勘探中近乎一半的問(wèn)題?！边@句話是有一定道理的，這充分說(shuō)明了靜校正工作的重要性。具體來(lái)講，靜校正問(wèn)題的影響主要有以下幾個(gè)方面：一是資料的構(gòu)造形態(tài)準(zhǔn)確性，二是地震剖面的成像質(zhì)量，三是資料的分辨率。本文主要從第一個(gè)方面“靜校正對(duì)構(gòu)造形態(tài)準(zhǔn)確性的影響”來(lái)談一談非均勻網(wǎng)格層析靜校正方法的應(yīng)用效果及優(yōu)勢(shì)。

1 靜校正的基本概念

在陸上地震數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,通常要將地震數(shù)據(jù)校正到一個(gè)統(tǒng)一基準(zhǔn)面,而且這個(gè)基準(zhǔn)面一般為水平面。地震勘探解釋的理論都假定激發(fā)點(diǎn)與接收點(diǎn)是在一個(gè)水平面上，并且地層速度是均勻的。但實(shí)際上地面常常不平坦，各個(gè)激發(fā)點(diǎn)深度也可能不同，低速帶中的波速與地層中的波速又相差懸殊，所以必將影響實(shí)測(cè)的時(shí)距曲線形狀。為了消除這些影響，對(duì)原始地震數(shù)據(jù)要進(jìn)行地形校正、激發(fā)深度校正、低速帶校正等，這些校正對(duì)同一觀測(cè)點(diǎn)的不同地震界面都是不變的，因此統(tǒng)稱(chēng)靜校正?，F(xiàn)階段常用的靜校正方法主要有高程靜校正、折射波靜校正、層析靜校正。

2 基于非均勻網(wǎng)格的層析靜校正方法

常規(guī)的層析靜校正方法把介質(zhì)以一定距離均勻網(wǎng)格化為一系列單元，應(yīng)用一定的算法，反演近地表模型，通過(guò)多次疊代，修正模型，最終使觀測(cè)和預(yù)測(cè)的旅行時(shí)差最小，最終完成模型的建立。然而構(gòu)建近地表模型時(shí)應(yīng)考慮到近地表模型速度結(jié)構(gòu)的非均勻性，因此基于均勻網(wǎng)格的速度模型在近地表速度建模上很難達(dá)到最優(yōu)。基于此，我們研究了近地表速度層析成像中的速度模型的非均勻網(wǎng)格描述方法?？紤]到均勻網(wǎng)格模型存在信息冗余的弊端，我們提出了非均勻網(wǎng)格化建模方法。

基于非均勻網(wǎng)格的層析靜校正方法將近地表的速度模型描述為背景速度場(chǎng)，地質(zhì)構(gòu)造帶速度結(jié)構(gòu)以及目標(biāo)地質(zhì)圖速度模型的組合。結(jié)合非均勻網(wǎng)格模型，運(yùn)用一定的追蹤方法，在計(jì)算過(guò)程中獲取方位角信息與地表初至波走時(shí)。將初至波的觀測(cè)走時(shí)與計(jì)算走時(shí)之間時(shí)差分配到追蹤到的各網(wǎng)格中，經(jīng)過(guò)近地表速度模型的多次迭代，得到最終重建的速度模型。圖1至圖3分別是地震信號(hào)首波與潛波的近地表折射模型以及旅行時(shí)轉(zhuǎn)換的示意圖。

圖1 初至波近地表折射模型Figure 1 Preliminary wave near surface refraction model

圖2 潛波近地表折射模型Figure 2 Diving wave near surface refraction model

圖3 旅行時(shí)轉(zhuǎn)換Figure 3 Travel time conversions

3 非均勻網(wǎng)格層析靜校正的實(shí)際應(yīng)用效果

圖4是山西某區(qū)首次資料處理后的成果剖面，資料解釋過(guò)程中，經(jīng)與礦方實(shí)見(jiàn)資料對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)圖4中斷層不存在，且煤層起伏傾角并沒(méi)有如此之大，構(gòu)造形態(tài)與實(shí)際嚴(yán)重不符合。遂對(duì)資料處理工作進(jìn)行重新的認(rèn)識(shí)分析與多種試驗(yàn)工作。

圖4 山西某區(qū)首次常規(guī)處理剖面圖Figure 4 First conventionally processed section in a Shanxi area

經(jīng)多方面研究發(fā)現(xiàn)影響該區(qū)成果問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)是靜校正處理方法。在資料二次處理中應(yīng)用折射靜校正、常規(guī)均勻網(wǎng)格層析靜校正、非均勻網(wǎng)格層析靜校正技術(shù)進(jìn)行充分對(duì)比處理。不同校正方法在原始單炮上的效果對(duì)比見(jiàn)圖5。

a 應(yīng)用折射靜校正單炮

圖5a是應(yīng)用常規(guī)折射靜校正單炮，可以看出校正后目的層的起伏形態(tài)仍存在問(wèn)題；圖5b是應(yīng)用常規(guī)均勻網(wǎng)格層析靜校正單炮，可以看出校正后初至波仍存在畸變現(xiàn)象；圖5c是應(yīng)用非均勻網(wǎng)格層析靜校正的單炮，校正后單炮的初至以及目的層都同時(shí)取得了較好的校正效果。

單炮上的對(duì)比差距是相對(duì)細(xì)小的，應(yīng)用校正后對(duì)相同測(cè)線進(jìn)行疊加，不同校正方法在疊加剖面上的比較，更加明顯體現(xiàn)出各校正方法的差距所在。不同校正方法在疊加剖面上的對(duì)比見(jiàn)圖6。

圖6a是應(yīng)用常規(guī)折射靜校正疊加剖面，剖面存在比較大的問(wèn)題，首先中間的隆起形態(tài)是不對(duì)的，還出現(xiàn)了兩個(gè)斷層構(gòu)造，與實(shí)見(jiàn)情況嚴(yán)重不符；圖6b是應(yīng)用常規(guī)均勻網(wǎng)格層析靜校正后疊加剖面，解決了兩個(gè)斷層的假構(gòu)造問(wèn)題，但是剖面中間的隆起形態(tài)仍然沒(méi)有得到解決。圖6C是應(yīng)用非均勻網(wǎng)格層析靜校正的疊加剖面，可以看出剖面起伏形態(tài)正確，假構(gòu)造問(wèn)題也同時(shí)消除，取得令人滿意的校正效果。剖面形態(tài)更加符合地質(zhì)規(guī)律、構(gòu)造形態(tài)更加準(zhǔn)確。經(jīng)與礦方溝通確定二次處理成果與實(shí)際資料更加吻合。

a 應(yīng)用折射靜校正剖面

后續(xù)對(duì)其他工區(qū)使用該方法進(jìn)行靜校正對(duì)比試驗(yàn)亦得到較好的驗(yàn)證效果。下圖是非均勻網(wǎng)格層析靜校正方法在其他工區(qū)的應(yīng)用實(shí)例展示：

圖7a為應(yīng)用均勻網(wǎng)格層析靜校正技術(shù)的疊加剖面，目的層起伏形態(tài)存在凹陷問(wèn)題，與實(shí)際資料不符，經(jīng)改進(jìn)應(yīng)用非均勻網(wǎng)格層析靜校正方法后，剖面起伏形態(tài)準(zhǔn)確，與實(shí)見(jiàn)資料吻合，得到礦方認(rèn)可。

a 應(yīng)用均勻網(wǎng)格層析靜校正校正剖面 b 應(yīng)用非均勻網(wǎng)格層析靜校正剖面圖7 安徽某區(qū)靜校正方法應(yīng)用效果剖面對(duì)比圖Figure 7 Statics applied effects sectional comparison in an Anhui area

經(jīng)以上試驗(yàn)得出結(jié)論：非均勻網(wǎng)格層析靜校正技術(shù)，基于重建的速度模型得到的靜校正后地震剖面，經(jīng)與其他常用校正方法比較，成果構(gòu)造形態(tài)準(zhǔn)確，靜校正效果好。證明了非均勻網(wǎng)格層析靜校正方法的可靠性和廣泛適用性。