層析反演靜校正技術(shù)及其應(yīng)用_圖文

1、層析反演靜校正技術(shù)及其應(yīng)用羅有春,雷宛,王懷坤,周文峰,鄒俊(成都理工大學(xué),四川成都610059摘要:近年來(lái),靜校正技術(shù)在復(fù)雜地區(qū)地震數(shù)據(jù)處理中起著舉足輕重的作用。回折波走時(shí)層析反演是一個(gè)全三維反演方法,它是用回折波或連續(xù)折射直達(dá)波通過(guò)高精度的交互反演近地表介質(zhì)速度變化,進(jìn)而計(jì)算靜校正量的過(guò)程,它適用任意觀測(cè)系統(tǒng)的二維或三維地震資料。將此方法應(yīng)用在某地資料處理中,提高處理剖面質(zhì)量,尤其在解決長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正方面,取得了明顯效果,與其它同類靜校正技術(shù)相比有獨(dú)到之處。關(guān)鍵詞:初至波;回折波;表層速度模型;層析反演靜校正在沙漠、戈壁、黃土塬、山地等地震勘探復(fù)雜地區(qū),靜校正和信噪比是影響地震資料處理質(zhì)量的

2、重要因素,靜校正問(wèn)題嚴(yán)重影響了地震資料疊加成像的質(zhì)量。在這些復(fù)雜地區(qū)地形起伏比較大,表層巖性變化非常劇烈,低降速帶厚度變化大,激發(fā)接收條件復(fù)雜等引起的近地表?xiàng)l件縱橫向變化劇烈。存在嚴(yán)重的長(zhǎng)波長(zhǎng)和短波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題。如果解決不好,將會(huì)影響疊加偏移剖面的構(gòu)造形態(tài),導(dǎo)致錯(cuò)誤的解釋結(jié)果,也將降低疊加偏移剖面的信噪比,影響儲(chǔ)層解釋和儲(chǔ)層研究。通常短波長(zhǎng)靜校正量的變化會(huì)引起反射同相軸錯(cuò)位,疊加后不能很好的聚焦;長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正量的變化會(huì)造成地震剖面上的虛假構(gòu)造。靜校正解欠佳,不僅影響后續(xù)各階段的處理質(zhì)量,也會(huì)導(dǎo)致欠優(yōu)化或完全錯(cuò)誤的虛假構(gòu)造。對(duì)復(fù)雜地區(qū)的地震資料處理,靜校正是關(guān)鍵技術(shù)之一,能否解決靜校正問(wèn)題已成為

3、衡量資料處理技術(shù)水平高低的重要標(biāo)準(zhǔn)。因此,復(fù)雜地區(qū)地震資料處理過(guò)程中選擇合理、適用的靜校正方法越來(lái)越重要。本項(xiàng)目研究是利用基于回折波的層析反演靜校正方法,力圖解決復(fù)雜地區(qū)的長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題。利用拾取的初至波通過(guò)高精度的層析反演方法反演復(fù)雜近地表速度結(jié)構(gòu),獲得高精度的靜校正值,進(jìn)一步提高地震資料品質(zhì),為識(shí)別和研究低幅構(gòu)造奠定良好的基礎(chǔ)。與現(xiàn)有的延遲時(shí)方法相比,層析方法提供了一種不同于折射模型的靜校正計(jì)算方法。常規(guī)的折射波靜校正將折射初至信息分解到炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的延遲時(shí)間和折射層的速度,而層析反演方法則不同。其差別主要在于對(duì)近地表的地球物理和地質(zhì)學(xué)觀點(diǎn)的基本模型假設(shè)不同,層析反演假設(shè)近地表模型更為復(fù)

4、雜。它能夠在延遲時(shí)方法應(yīng)用困難的地區(qū)得到更好的近地表模型和靜校正量。1層析靜校正方法及實(shí)現(xiàn)1.1層析靜校正方法原理層析反演靜校正是利用地震波射線的走時(shí)和路徑反演介質(zhì)速度結(jié)構(gòu)的一種高精度反演方法。反演所利用的地震波類型決定了對(duì)反演模型的適應(yīng)性,回折波主要體現(xiàn)連續(xù)沉積的介質(zhì)模型,而層析法適應(yīng)介質(zhì)的橫向變化和速度倒轉(zhuǎn)的適應(yīng)性,從而使得回折波層析方法適應(yīng)任意表層模型的反演。層析運(yùn)算包括一個(gè)正演過(guò)程即計(jì)算每個(gè)炮-檢對(duì)的旅行時(shí)間,和一個(gè)反演過(guò)程即根據(jù)初至剩余時(shí)間交互更新速度模型。一般來(lái)講,根據(jù)不同的初始模型和不同噪音水平的初至?xí)r間,經(jīng)過(guò)多次迭代后,誤差都能夠得到收斂。完整的層析靜校正算法主要分為以下幾個(gè)步

5、驟:大炮初至拾取;成像域網(wǎng)格化;射線追蹤和分割;剩余時(shí)間(誤差計(jì)算;更新速度、減小誤差,得到更為合理的速度模型。1.2成像域網(wǎng)格化和速度模型概述所謂成像域網(wǎng)格化是將二維或三維模型空間分成一系列的網(wǎng)格(V oxel的過(guò)程。一般而言,網(wǎng)格大小應(yīng)根據(jù)工區(qū)表層地質(zhì)情況的復(fù)雜程度進(jìn)行選擇,充分考慮能分辨出感興趣的最小地質(zhì)異常體,同時(shí)又要考慮網(wǎng)格能獲得充分的射線,增加數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。模型網(wǎng)格大小在空間上不一定要求是正方體,在In line、C ro ssline和垂直方向都可以不一樣,當(dāng)?shù)?7內(nèi)蒙古石油化工2009年第9期震觀測(cè)系統(tǒng)的接收線距與道距之比較大時(shí),長(zhǎng)方形網(wǎng)格比較好,因?yàn)樯渚€穿透的深度與排列長(zhǎng)度

6、相比較小。模型網(wǎng)格定義完成之后,要為每一個(gè)網(wǎng)格的中心賦予速度值,射線追蹤需要的網(wǎng)格中心之間的速度值可以通過(guò)不均勻內(nèi)插獲得。初始速度模型可以根據(jù)區(qū)域已知的地質(zhì)和地球物理信息(如小折射或微測(cè)井及地表露頭資料來(lái)建立,或利用梯度變化的速度模型。通常而言,利用較為準(zhǔn)確的初始速度模型能夠縮短迭代過(guò)程,使誤差盡快收斂,有效地約束反演成果。1.3射線追蹤及反演計(jì)算回折波層析反演采用Um 和T hu rber 于1987年提出的最大速度梯度射線追蹤三維算法(圖1,這種算法的優(yōu)點(diǎn)是它的計(jì)算效率比較高,可以避免內(nèi)插,并且不要求有巖性邊界或水平連續(xù)層面,這樣就增強(qiáng)了算法在實(shí)際勘探中的可行性和可操作性。這種算法根據(jù)費(fèi)馬

7、原理(Fer m ats P rinci p le ,以“速度梯度大,旅行時(shí)間小”為原則進(jìn)行炮點(diǎn)到檢波點(diǎn)的射線追蹤;它不是嚴(yán)格地遵循Snell 定律,這也是與現(xiàn)有的延遲時(shí)方法(如:EGRM ,GAU SS _SE I D EL 算法本質(zhì)上的區(qū)別 。圖1射線追蹤示意圖根據(jù)以上算法得到炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)之間一條射線路徑之后,接著對(duì)射線進(jìn)行分割,這個(gè)過(guò)程包括計(jì)算射線路徑長(zhǎng)度,和該射線通過(guò)的網(wǎng)格在In line 、C ro ssline 及深度方向上相應(yīng)的坐標(biāo)。在層析中,這個(gè)信息為每個(gè)網(wǎng)格的速度更新提供加權(quán)系數(shù)。剩余時(shí)間是指觀測(cè)到的初至?xí)r間(拾取的初至與計(jì)算旅行時(shí)間的差異。計(jì)算旅行時(shí)間是根據(jù)射線路徑通過(guò)的每

8、個(gè)網(wǎng)格的旅行時(shí)間求和得出的,可以表示成如t m =Ii =1Jj =1Kk =1Sijkq D ijkt m 表示地震波走時(shí)S ijk 表示第ijk 網(wǎng)格中的慢度D ijk 表示第ijk 網(wǎng)格射線路徑長(zhǎng)度層析過(guò)程的最后一步是反演,給定一個(gè)初始慢度模型S ,根據(jù)以上介紹的算法計(jì)算得到地震波初至的理論走時(shí)t m ,根據(jù)射線追蹤的算法可以得到射線路徑矩陣A ,再將觀測(cè)初至?xí)r間和初至理論走時(shí)相減,得到剩余時(shí)間矩陣T 更新每個(gè)網(wǎng)格的速度:T =A S上式中S 為給定初始慢度模型S 的修正量。本文采用迭代重建技術(shù)(S I R T 對(duì)上述矩陣進(jìn)行求解,最后將其慢度模型轉(zhuǎn)為速度模型。2應(yīng)用效果分析2.1某地二

9、維測(cè)線工區(qū)地面比較平坦,沿測(cè)線高差只有4m ,但近地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜,低降速帶變化比較劇烈,存在長(zhǎng)、短波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題。從剖面的疊加效果可以看出,應(yīng)用層析靜校正后的疊加剖面(圖3與原EGRM 算法的疊加剖面(圖2相比,使反射波成像得到進(jìn)一步改善,構(gòu)造形態(tài)也更加真實(shí),長(zhǎng)波長(zhǎng)的靜校正問(wèn)題得到了較好的解決 。372009年第9期羅有春等層析反演靜校正技術(shù)及其應(yīng)用2.2某地三維工區(qū)地表平坦,地表起伏只有56m ,但工區(qū)表層結(jié)構(gòu)復(fù)雜,高速層頂界存在古河道,低降速帶速度和厚度橫向變化劇烈,所以在采用三維折射波M ISER 校正后,仍然存在部分長(zhǎng)波長(zhǎng)問(wèn)題未得到解決。而應(yīng)用層析靜校正后的疊加剖面與三維折射波的疊加剖面

10、(圖4相比,同相軸的連續(xù)性增強(qiáng),剖面疊加效果明顯改善,“假構(gòu)造”問(wèn)題得到較好的解決,中、長(zhǎng)波長(zhǎng)的靜校正問(wèn)題得到了較好的解決 。圖4某地三維應(yīng)用不同靜校正后疊加剖面對(duì)比3結(jié)論與認(rèn)識(shí)目前資料處理中主要采用的靜校正方法以E 2GRM 算法(主要應(yīng)用二維地區(qū)、Gau ss -Seidel 算法(主要應(yīng)用三維地區(qū)為主,它們與本文介紹的層析反演靜校正方法的區(qū)別如表1。本文所述的層析靜校正反演方法,它與傳統(tǒng)的靜校正算法相比有以下優(yōu)點(diǎn):層析反演采用高度密集的速度單元?jiǎng)澐?因此層析反演可以描述更為復(fù)雜的速度場(chǎng);增加了初至信息的利用率,同時(shí)也免除追蹤單一折射層的困難。層析反演方法中需要考慮和注意的問(wèn)題:先肯定工區(qū)

11、存在比較嚴(yán)重的靜校正問(wèn)題,因?yàn)閷游龇囱莸挠?jì)算量比較大。單炮上有比較清晰的初至,正確初至拾取是保證計(jì)算正確的前提。表1方法使用范圍假設(shè)條件射線追蹤原理觀測(cè)方式EGRM2維存在長(zhǎng)距離穩(wěn)定的折射層Snell 定律適用直線Gauss _Seidel 2維3維存在穩(wěn)定的折射層Snell 定律適用直線 彎線 3d 層析反演2維 3維回折波、折射波費(fèi)馬原理適用各種觀測(cè)系統(tǒng)參考文獻(xiàn)社,2002.出版社,2006.社,1993.1.6物探科技通報(bào).東方公司研究院,2007.7地震勘探原理.石油大學(xué)出版社,2000.The Appl ica tion of the To m ograph ic I nversio

12、n Sta tic CorrectionL uoyouchun le iwan wanghua ikun zoujun zhouwenfeng (Chengdu un iversity of techno logy sichuan Chengdu 610059Abstract :recen tly the static co rrecti on p lays an i m po rtan t ro le in seis m ic data p rocessing .T he bow tie travel -ti m e Tom ograph ic Inversi on ,w h ich rec

13、o rds the near -su rface velocity distribu ti on by h igh accu ra 2cy in teractive inversi on of bow tie o r con tinuou s refracti on direct arrival and can be u sed to calcu late static co rrecti on value ,is a k ind of fu ll -3D inversi on that is adap t to 2D o r 3D seis m ic data that acqu ired by dis 2creti onal ob servati on system .the quality of data p rocessed in Q ingH ai and Su ligem iao area of Chang Q ing o il field has i m p roved greatly ,particu larly in the long w avelength static co rrecti on .Com pared w it