無射線層析靜校正方法的應用研究

【摘要】無射線追蹤層析靜校正方法不同于典型的折射波反演。它同時利用了首波和回折波，對其進行空間旅行時分解，再使用Herglotz- Wiecher方程來建立速度模型，進而實現(xiàn)靜校正量的計算。并將其應用于實際資料中，得到很好的效果。

【關(guān)鍵詞】靜校正；無射線追蹤層析靜校正；非顯式射線追蹤層析靜校正

1. 概述

（1）無射線追蹤層析靜校正可稱之為非顯式射線追蹤層析靜校正法，或折射層析靜校正法。Enright等（1992）和Ecoublet等（1995）指出，在層析中避免射線追蹤的方法，該方法通過程函方程對空間旅行時進行分解，雖然能很好的適用于VSP和井間地震，但很難用于折射數(shù)據(jù)中。Zhang和Toksoz（1998）證明使用平均和視慢度旅行時反演比用觀測到的旅行時進行直接反演更加穩(wěn)定。隨后Konstantin Osypov在1999年首次提出，它使用空間旅行時分解，但不用程函方程，而使用Herglotz- Wiecher方程來計算速度模型（Aki and Richards，1980），進而實現(xiàn)靜校正量的計算。

（2）該方法不同于典型的折射波反演，它包含了首波和回折波。第一步，從拾取的初至時間中估算出每個站點的時距函數(shù)；第二步，將這些函數(shù)轉(zhuǎn)換成速度-深度函數(shù)，進而組合成近地表模型；第三步，利用導出的模型計算長波長靜校正量；最后，通過對剩余旅行時進行地表一致性分解算出短波長靜校正量。

（3）其優(yōu)點是：有效地結(jié)合了首波的穩(wěn)定性和回折波的靈活性，不顯式地進行射線追蹤和模型網(wǎng)格化，不依賴初始模型，所得反演結(jié)果比較穩(wěn)定，同時還可以利用全偏移距范圍的初至信息。

圖1積分路徑

2. 無射線追蹤層析靜校正原理及參數(shù)

2.1無射線追蹤層析靜校正原理。

無射線追蹤層析方法，將旅行時反演分為兩個部分：

2.1.1第一步，估算視速度和延遲時。將初至旅行時劃離散化為一系列偏移距子范圍，對每個子范圍中的旅行時ti（Rs，Rd） 進行空間分解，i是偏移距子范圍索引。

2.1.2第二步，利用導出的視速度計算折射波穿透深度Z（VXsd，Rmp） 。這一步用Herglotz-Wiechert積分公式求解：

式中，VX·R 表示深度Z處的瞬時層速度，公式假設(shè)隨偏移距和深度的增加，VX·R 單調(diào)遞增。 Z（VXsd，Rmp）表示回折波的回折深度或首波的折射深度。所得一系列的Z值形成該位置地下速度-深度函數(shù)（即V-Z函數(shù)），對于一系列地表控制點，這些V-Z函數(shù)便可估算出近地表反演模型。

綜上即為無射線層析反演的理論基礎(chǔ)，它其實是折射波原理的一種推廣。在反演的過程中，非顯式地利用折射波原理導出速度模型，得到一個無射線追蹤的層析重建目標。

圖3高程靜校正疊加剖面

圖4無射線追蹤的層析靜校正疊加剖面

2.2影響無射線追蹤層析靜校正的主要參數(shù)。

在實際資料處理過程中，參數(shù)的選取是非常重要的。影響無射線追蹤層析靜校正技術(shù)的主要參數(shù)如下：

（1）偏移距范圍。理論上，無射線追蹤層析靜校正適用于全偏移距的初至信息，由此能增加模型反演的穩(wěn)定性。但因近偏移距折射數(shù)據(jù)常受噪聲干擾或者不可用，這種情況下，可充分利用先驗信息（如井口時間、測井數(shù)據(jù)、重力數(shù)據(jù)和各種地質(zhì)資料）以便約束表層模型的速度。同時，受計算效率與波的穿透深度限制，利用的最大偏移距也小于實際的最大偏移距。

（2）反演層數(shù)。反演層數(shù)對應速度模型的層數(shù)。層數(shù)的確定也是影響成像效果的關(guān)鍵因素，選取的范圍不能太大，也不能太小。太大時容易造成反演結(jié)果的不穩(wěn)定；太小則難以充分反映地下地層的結(jié)構(gòu)。通常，選擇的范圍小于5層。

（3）風化層速度。通常，可用直達波來估算。不過，直達波在近偏移距處，當近偏移距信息受干擾較大或不可用時，則需提供風化層速度，或者直接利用微測井或小折射數(shù)據(jù)。

（4）速度模型的平滑距離。該參數(shù)影響反演結(jié)果和短波長分量。因此，應根據(jù)不同的地質(zhì)條件及野外觀測系統(tǒng)，選擇合適的平滑半徑。

2.3計算靜校正量。

（1）在地震資料處理過程中，每個站點的靜校正量包括長波長靜校正量和短波長靜校正量。用反演得到的近地表V-Z模型就可計算激發(fā)點和接收點的靜校正量，所得量是用于解決長波長問題的。

（2）其中，長波長量包括：一是從地表高程校正到浮動基準面（或浮動面），這部分量是由導出的速度計算的垂直旅行時，即高頻量；二是從浮動面校正到固定面，此部分量是采用替換速度計算出的旅行時，即低頻量。將計算出的校正量進行高低頻分離，分離出的高頻量應用于靜校正中，將其校正到浮動面上。而分離出的低頻量先保留著，待疊加之后，再將地震數(shù)據(jù)校正到固定面，在固定面上進行偏移處理。在實際處理中，當?shù)乇砥鸱淮髸r，偏移處理可在浮動面上進行，因為速度分析是在浮動面上的。

3. 實際資料中的應用

（1）為說明本方法的有效性與可靠性，將其應用在四川盆地某工區(qū)。該工區(qū)區(qū)內(nèi)大部分地段地表出露砂巖、泥巖，施工條件惡劣。尤其西北部地表條件復雜，高程變化大，最大高程相差700多米，構(gòu)造復雜，屬川東高陡構(gòu)造，山地三維地震勘探較為艱難。

（2）如圖2是某條線在未做靜校正前的疊加剖面。由于地震采集的數(shù)據(jù)較好，信噪比較高，能從中可以看到較明顯的反射軸。但剖面右邊的疊加效果較差，這是因為這部分區(qū)域正好處于西北部地區(qū)，靜校正問題比較嚴重，所以成像效果較差。經(jīng)過高程靜校正后（圖3），其同相軸扭曲現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)，連續(xù)性較好。而經(jīng)過無射線層析靜校正后（圖4），靠近西北部的地區(qū)改善越明顯，其成像效果更優(yōu)于高程靜校正。

4. 結(jié)束語

（1）在無射線層析反演過程中，參數(shù)的設(shè)置會直接影響成像的效果，因此，需多進行參數(shù)試驗，控制好主要參數(shù)。

（2）無射線追蹤層析法只能解決長波長靜校正問題，對于短波長問題需用剩余靜校正來決定。

參考文獻

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