地震資料連片靜校正方法的實現方法

鄭鴻明，薛為平，劉宜文，崔 琴，王 曉

（新疆油田公司 勘探開發研究院地球物理研究所，新疆烏魯木齊 830013）

地震資料連片靜校正方法的實現方法

鄭鴻明，薛為平，劉宜文，崔 琴，王 曉

（新疆油田公司 勘探開發研究院地球物理研究所，新疆烏魯木齊 830013）

為了落實地質格架構造的特征，建立井震統一的等時層序結構。很多探區陸續開展了多區塊的連片地震資料處理，而且連片塊數越來越多，面積越來越大。由于連片處理涉及的各區塊，所以往往信噪比、分辨率、波形特征等因素差異較大，增加了處理難度，特別是連片靜校正技術制約著連片處理的效果。通過對影響連片靜校正因素的分析，這里提出了進行連片靜校正計算的四種方法，在實際應用中均取得了良好效果。同時也指出了連片靜校正所產生的弊端和引起的誤差。正確認識連片靜校正所帶來的利弊，能夠更好地避免構造解釋或尋找圈閉帶來的失誤。

連片靜校正計算；閉合差分析；表層模型建立

0 前言

靜校正是地震資料處理的基本過程，也是決定地震資料處理成像品質的關鍵步驟［1］。連片靜校正是將連片的區塊視為一個區塊進行統一表層建模、統一計算，將地表的觀測面校正到給定的基準面上。也有很多論文［2～6］，從不同角度研究了連片靜校正建模的基本方法，有效地消除了塊與塊之間靜校正閉合差。連片靜校正的關鍵在于塊與塊的銜接或重疊部份，對大多數地區來說，它所產生的誤差被邊界問題以及混疊所掩蓋。在一些特殊情況或低降速帶厚度較大的區域，由于不同區塊采集年代的跨越，表層結構的時變性（潛水面的變化、沙丘的遷移等）所引起的閉合差就會突顯出來，雖然靜校正閉合了，但疊加剖面仍存在閉合差。

作者在本文中，針對連片靜校正中所固有的一些問題進行了分析，并提出了連片靜校正計算的四種方法，同時分析了應用不同方法應具備的條件，和做好連片靜校正的思路，以及對連片靜校正所產生誤差的認識。

1 連片靜校正的影響因素及難點

按道理，連片靜校正與單區塊的靜校正方法沒什么區別，只要將不均勻表層產生的延遲時從地震記錄中減掉，再由低降速帶底界至基準面填充等速介質即可。但往往由于主觀因素和客觀因素的存在，給連片靜校正方法帶來很多困難，主要表現如下：

（1）連片區塊的總面積較大，表層介質和結構差異也大。這是因為各種靜校正方法都有各自的限制條件，同一種靜校正方法很難適應所有區塊的整體表層結構建模。

（2）各區塊表層調查方法不一樣，各區塊針對表層的結構和介質，往往以一種特定的調查方法為主。而不同方法之間精度不一樣，將會引起閉合問題。

（3）單獨建模計算的靜校正量，由于各種因素的累計誤差，閉合差根源無確定性的解，因而沒有直接解決閉合差的可行性方法。

（4）如果應用折射初至時反演靜校正，連片工區面積很大，通常沒有可供連續追蹤的同一折射界面，而改變追蹤的折射面又容易串層。由于高速層的速度變化范圍增大，填充速度也不好確定，填充速度與高速層速度的差異，在高速層頂界面起伏的情況下，同樣會帶來長波長問題。

（5）客觀原因。由于不同季節環境氣溫的變化，冬季和夏季表層被凍結或非凍結，地震波的傳播速度也會發生變化。在雨季或旱季施工，近地表含水量對速度也有影響，潛水面的高低也可能發生變化。在沙漠區因風力作用沙丘會漂移，使同一位置不同年度測量的高程不同。

（6）采集原因。不同地震儀器之間的本身誤差，同一個調查點小折射和微測井的解釋成果的誤差，組合或非組合造成的初至時間差，以及井炮或震源之間的相位差。

（7）計算原因。拼接點就在邊界，而邊界由于覆蓋次數低，統計效果差，精度不高。折射靜校正雖然可以連片建模計算，但由于炮檢關系是以區塊區分，延遲時仍然是相對獨立的，不能平穩過渡，靜校正方法的不同也是產生閉合差的原因。

（8）人為原因。比如解釋小折射、微測井資料，由于認識的差異造成解釋或劃分層位的差異。應用靜校正軟件拾取初至時，不同區塊的分析人員劃分折射層段的差異，以及應用人員的理論水平和應用水平的差異，都會造成最終結果的差異。

（9）區塊之間方位角產生的差異，特別是利用初至反演近地表模型的時候，在區塊的重疊部份，即便是同一地面位置，由于淺層折射傳播路徑差異，靜校正量也不一樣。

（10）由于連片涉及的表層區域很大，跨越不同的表層結構，模型反演或靜校正計算過程中的一些關鍵參數很難做到全區都適應，這也是連片統一建模值得注意的一點。

連片靜校正存在諸多不利因素，有些是可以克服的，有些是無法克服的，很多人認為統一結構建模就可以消除閉合差。實際上，不同時期表層結構的變化，已經被當時作用于地震數據，統一結構建模無疑模型是統一了，可是地震數據的時差并沒有完全消除。因此，統一表層結構建模雖然相對能夠減小閉合差，但不能從根本上解決閉合問題。

根本的方法是對于整個連片區塊，能找到一個與上述因素無關的地質界面（這個界面應該存在，但比較深），用各自的表層模型去校正各自的地震數據，肯定能夠消除閉合差，用不著統一建模計算靜校正，但困難在于此界面以上的時深關系不易獲得。而人為地用同一個模型得到的靜校正量去校正同一區域內不同區塊的地震數據，可能與我們消除閉合差的初衷相反，產生新的閉合時間差。由于表層客觀條件的變化沒有規律可尋，也不是一個固定的常量，增加了拼接的難度。

2 連片靜校正的技術方法

連片靜校正區塊之間的接觸關系，可能是直接連接（一次覆蓋或滿覆蓋連接），也可能是相互重疊一部份（甚至重疊的更多）。無論怎樣，同一個物理點不可能有兩種表層模型結構。

近年來，為了滿足區域性的地震資料解釋，三維區塊的拼接處理越來越多，拼接塊數也越來越多。單區塊靜校正計算，由于在同時間采集的地震數據與近地表有關的施工參數或施工環境相對保持了一致性，不存在時變問題。但不同區塊之間的連片靜校正計算，相對來說，帶來很多不利于連片建模的因素，在拼接處靜校正出現的問題較多。經調查，主要有低降速帶底界不閉合、拼接處低降速層速度的差異導致靜校正出現閉合差。

在現有的條件下，對于連片靜校正計算主要有以下幾種方法。

2.1 依靠原有的控制點信息，重新建立表層結構模型

這種方法比較簡單，是連片靜校正中常用的一種方法，但要求一定的控制點密度，以便能夠描述表層結構的變化規律。其優點是：在控制點信息準確的前提下，影響構造形態的長波長靜校正的因素便于控制，短波長的精度依賴于表層結構的復雜程度。因為控制點之間的模型參數全靠內插得到，內插的數學方法尤為重要。但它也存在一些缺陷，表現在建立準確模型難，需要取全取準控制點信息所以需要有豐富經驗的人進行較深入的分析和研究。為了確保模型的精度，對于控制點稀、低降速帶變化大、控制點密度不足的地段，或有利的構造區域和隱蔽油藏區域，需靜校正研究人員和綜合解釋人員聯合制定補充微測井采集方案，在大折射資料可取的情況下，可再補充解釋一些大折射點，以提高建模的可靠性及長波長靜校正精度。

2.2 結合原有單塊成果進行拼接法

單區塊計算的靜校正成果拼接法，充分利用了以往單塊靜校正獲得的成果，疊加效果可以保證從過程上看不需要建模和靜校正計算，相對簡單但要真正達到無縫拼接實際上很困難，因為模型建立的本身邊界就不準確，同時還有方位角、重疊面積大小的問題，拼接區域往往并不是系統差，而且這個差值也很難統計。這種拼接方法關鍵的一點是要對以往的成果和建立的模型認真分析，原來各塊靜校正模型解釋的高速層頂界面是否有一致性（若采用初至的反演方法，追蹤的折射界面是否合理，是否是同一折射界面等），若存在較大差異，必須確認有無串層現象，不能硬拼。具體方法是將各區塊進行靜校正量的高低頻分離，高頻保持不變，平滑過渡靜校正的低頻分量，將平滑后的低頻分量與原高頻分量合二為一，作為最終的靜校正。這樣做不僅長波長靜校正達到了約束和控制，而且保留了影響疊加效果的短波長分量。

2.3 模型拼接法

模型拼接從原理上來說是較合理的方法，直接拼接難度較大，因為區塊之間的解釋的層數不同，還存在層的過渡和尖滅問題，不能簡單地用程序化實現。但可以變換一種方法，即等效層替換的方法，將原來無論幾層的模型均等效成一層，把各層的層速度也換算為等效的平均速度，這樣把原本復雜的模型通過變換，都成為等效一層的簡單模型，實現了所有連片靜校正模型結構的統一，拼接在等效模型上完成。

2.4 初至波反演方法

將所有區塊作為一個整體，統一定義觀測系統進行近地表結構的反演，這是連片靜校正最理想的方法，但工作量很大。因為連片的面積比單區塊大得多，很難連續追蹤同一折射層，需要先對整個區域的折射面分布情況作一了解，看看哪一界面符合條件。通常隨著埋深的增加，地層的穩定性越好，可以考慮來自更深層的折射初至，相對穩定性較好。但要注意，若近地表很復雜，低降速帶低界面起伏很大，速度變化范圍也大，容易產生長波長問題。

3 連片靜校正實例

該工區位于準噶爾盆地腹部陸西地區，滿覆蓋面積為3 773.455km2、總炮數約119 811炮，各區塊施工年度跨越十年之久。在整個區塊內，地表的相對高差為250m（如圖1所示），按地表覆蓋物可分為戈壁區、陡坎區、沙漠區和常年積水的水庫。西部近地表低降速層厚度不大，平均約為20m，南部主要為沙漠，最厚可達到100m以上。戈壁與沙漠的過渡帶，地形起伏較大，形成不規則的陡坎。塊與塊之間方位角不一致，而且拼接部份呈不規則的重疊（見圖2）。這些表層結構的變化，給靜校正的計算，特別是建立統一的整體模型帶來了極大的困難。

各區塊表層調查是隨該區塊的采集一起完成跨域約十年。調查方式有大折射、小折射、微測井大折射有63條，小折射點有945個，微測井有476口（見下頁圖3）。少部份微測井探測的最高速度層在1 500m/s左右，未達到接近2 000m/s的高速層。大折射由于綜合時深曲線比較發散，無法統一，成果可靠性差。中部由于存在高速夾層，小折射受屏蔽作用，無法探測到來自更深層高速層頂界面的折射信息，使該區的小折射資料失去意義因此，表層調查資料的不足，使基準面靜校正量高頻部份的精度受到影響。

圖3 連片工區所有微測井控制點的分布Fig.3 Allocation of all micro－log points in 3Dmerging survey

以往主要采用初至折射靜校正方法反演單區塊近地表模型，精度較高，單區塊成像效果不錯，但拼接后發現兩個問題：

（1）拼接后剖面右側由于與連片處理的方位角不同，造成空白面元。

（2）是各區塊拼接部位存在明顯的閉合差，且時間大小不等（見圖4上部份）。

空白面元的問題可以通過疊前面元均化或道內插的方式得到解決，關鍵是基準面靜校正的閉合差問題。

圖4 三維連片處理前（上圖）后（下圖）的剖面對比Fig.4 Data processing results before merging surveys（up）and after merging surveys（down）

靜校正包含長波長和短波長分量。長波長影響了地震剖面的構造形態，短波長的精度決定了剖面成像的品質。目前求解靜校正量的方法很多，各種方法由于實現的數學方法差異和對復雜運算簡化而給定的假設條件不同，實際應用效果有很大差異，有些方法可能長波長求解的比較準確，有些方法短波長效果可能很好。那么，如何發揮各種靜校正方法的優點而避其缺點，這是獲得連片高精度靜校正量的關鍵。實現這一過程，需要有一種從靜校正量中按要求分解成不同波長的分量的技術，之后把占優勢的部份合并起來。目前的幾種靜校正方案雖然都存在不足，但也各有優勢，表現在分層模型法在三維拼接區域以及解決長波長靜校正量的方面具有優勢；折射靜校正與層析靜校正具有明顯的短波長成像優勢。鑒于此，該區塊通過作者介紹的連片靜校正的技術方法中的第（2）種思路解決連片靜校正問題，獲得了良好的效果。

這種方法關鍵在于靜校正高、低頻分離的平滑半徑選擇，平滑半徑與表層結構和地表高程變化劇烈程度有關。半徑太大，容易將中長波長靜校正分量帶入高頻分量；半徑太小，中長波長分量抖動不宜定量控制。實際上，由于表層結構和地表高程的變化都已在靜校正量中反映出來了，所以根據靜校正量的均方差，相對確定出平滑半徑的大小，即自適應平滑半徑分離方法，并將分離后的長短波長分量按需進行合并。這樣既能保證中長波長的精度又能得到較好的成像效果（見圖4）。

圖4中出現的空白豎條，是由于統一定義處理面元后與原區塊面元大小的差異產生的空白道，這也是連片處理常遇到的問題，經過面元均化后得到解決。

4 認識與結論

連片靜校正方法經過近幾年的探索，已經形成了相應的配套技術，并已逐步成熟。根據作者在準噶爾盆地實際工作經驗，以及對準噶爾盆地特殊的表層結構連片處理中總結出的連片靜校正方法，在多個連片的處理應用中均取得良好效果。同時也取得一些對連片靜校正的一些認識，有下述幾點：

（1）連片區塊的靜校正，是以犧牲靜校正精度為代價。由于不同時期低降速帶的變化，不同采集年代的表層模型本身存在差異，雖然差異通過相互靠攏，或均分差異達到閉合，做到了地震剖面無縫拼接，但最后必將導致靜校正中長波長的誤差。

（2）由于表層結構復雜，區塊面積大，難以得到一個符合整個工區相對穩定的低降速帶底界面而且高速層速度范圍較大，高速填充又是個問題，選擇什么樣的填充速度都不恰當，而不合適的填充速度將直接改變時域的構造形態。填充速度引起的誤差與底界面起伏的幅度成正比關系，低降速帶底界面起伏越大，影響也越大。對于這樣的地區，實際上沒有很好的填充方法，只能以目標體所在的位置，選取目標體位置低降速帶底界面速度作為填充速度。實際上，在這樣的地域應繼續向下尋找一個等速界面，或者采用更先進的波場延拓方法來消除表層影響。

（3）連片處理的三維區塊，由于采集的年代、儀器設備、施工參數、震源類型，以及觀測系統等差異，地震資料品質往往相差很大。但為了達到連片處理的要求，可通過復雜的處理手段（子波整形、匹配濾波等）使信噪比和分辨率和諧統一。但這必將破壞地質特征的地震響應，破壞地震屬性提取的可靠性，不利于后續的巖性反演。

（4）剖面的拼接處由于受邊界和拼接的影響，連片拼接處的構造形態相對來說誤差變大，在構造解釋時應該注意到這一點。特別是低幅度構造，需要通過表層靜校正的論證，進一步落實低幅度構造的可靠性。

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1001—1749（2012）03—0278—05

P 631.4＋4

A

10.3969/j.issn.1001－1749.2012.03.07

鄭鴻明（1962－），男，漢，山東梁山人，高級工程師，現從事地震處理方法和靜校正研究工作。曾發表多篇論文，2009年在石油工業出版社出版《地震勘探近地表異常校正》專著。

2011－07－22改回日期：2012－03－21