巨厚黃土塬地區(qū)靜校正方法研究

巨厚黃土塬地區(qū)靜校正方法研究

由于雨水長(zhǎng)期排放，黃土耳區(qū)地表形成了一個(gè)獨(dú)特的地形，同時(shí)具有牧場(chǎng)系統(tǒng)、黃土高原、梁和坡。地形極其復(fù)雜，地表起伏極大，高差較大。黃土層厚度變化較大，地表速度迅速移動(dòng)。以鄂爾多斯某黃土塬地區(qū)為例,其表層覆蓋黃土層厚度為100～300m,且隨機(jī)變化。黃土層下伏新近系和古近系膠泥和白堊系砂巖地層;低速層厚度為6～50m,速度為400～700m/s;表層黃土層速度250～700m/s;紅土層速度為700～1700m/s;潛水面埋深變化大。受表層結(jié)構(gòu)特征(高程、風(fēng)化層的速度、厚度和潛水面埋深)的區(qū)域不均勻性等諸多因素的影響,黃土塬地區(qū)除了存在嚴(yán)重的短波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題外,還存在嚴(yán)重的中、長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題,在地震資料處理中,這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了均方根速度的求取和地震成像最終構(gòu)造的落實(shí)。因此,如何確保靜校正真實(shí)可靠是黃土塬地區(qū)地震資料處理中的重大難點(diǎn)之一。近地表靜校正是地震數(shù)據(jù)成像獲得可靠構(gòu)造形態(tài)的基礎(chǔ),只有在近地表靜校正可靠的情況下,才能獲得較為真實(shí)的速度,進(jìn)而才能獲得可靠的構(gòu)造形態(tài)。當(dāng)前巨厚黃土塬地震數(shù)據(jù)處理中,靜校正處理技術(shù)尚未成熟。目前靜校正方法根據(jù)其理論主要可分為:高程靜校正、模型靜校正、折射靜校正和層析靜校正等。高程靜校正:由于黃土塬區(qū)表層的速度和厚度變化大、高差大,故難以找到一個(gè)適合全區(qū)的替換速度,且替換速度對(duì)靜校正的精度影響大,靜校正效果不理想。模型靜校正:小折射和微測(cè)井是低速帶調(diào)查時(shí)采用的傳統(tǒng)方法,在地形起伏劇烈、風(fēng)化層厚度大的黃土塬地區(qū),由于低速帶調(diào)查未能或未能全部探測(cè)到高速帶頂部的深度,測(cè)點(diǎn)密度也不夠大,故模型靜校正不能保證獲得可靠的構(gòu)造形態(tài)。折射靜校正:基于折射波方程的表層速度反演,較適用于地表起伏不劇烈、表層速度橫向均勻性較好、有明顯折射面且折射面的橫向變化緩慢的地區(qū),針對(duì)巨厚黃土塬地區(qū)難以獲得理想的效果。層析靜校正:因?yàn)橥黄屏顺Ｒ?guī)折射理論的限制,在一般復(fù)雜的地區(qū),相較于折射靜校正可獲得更準(zhǔn)確的靜校正量對(duì)復(fù)雜表層速度結(jié)構(gòu)的正確理解以及清晰的靜校正概念,在解決復(fù)雜靜校正問(wèn)題中將發(fā)揮重要作用1標(biāo)志層控制的高程靜校正針對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題,探索出在淺層速度橫向變化不劇烈情況下,宜采用基于標(biāo)志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正方法;在淺層速度橫向變化復(fù)雜情況下,宜采用其它有效的長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正方法巨厚黃土塬地區(qū)不同地段靜校正、速度分析及疊加試驗(yàn)基于標(biāo)志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正方法,主要目的是解決長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題。該方法包括以下4個(gè)關(guān)鍵步驟。①合理選取處理基準(zhǔn)面:對(duì)于巨厚黃土塬地區(qū)地表起伏劇烈的情況,高程靜校正的替換速度難以準(zhǔn)確選取,如果處理基準(zhǔn)面選擇不當(dāng),則會(huì)導(dǎo)致其獲得的靜校正量產(chǎn)生較大的誤差,因此處理基準(zhǔn)面通常選取探區(qū)的平均高程處,其形成的累積誤差相對(duì)較小。②常規(guī)高程靜校正、速度分析及疊加:由于巨厚黃土塬地區(qū)不同地段的速度譜質(zhì)量差異大,由常規(guī)高程靜校正和盲選速度譜位置的速度分析產(chǎn)生的初始疊加剖面品質(zhì)差,但可為優(yōu)選生成速度譜點(diǎn)位提供參考。③優(yōu)選生成速度譜點(diǎn)位及求取可靠的速度場(chǎng):利用初始疊加剖面和高程信息,優(yōu)選生成速度譜點(diǎn)位,再次生成速度譜并拾取更精確的速度函數(shù),獲得更為可靠的速度場(chǎng)。④替換速度求取以及標(biāo)志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正:在可靠速度場(chǎng)基礎(chǔ)上,采用替換速度掃描方式,依據(jù)高品質(zhì)地段標(biāo)志層的構(gòu)造形態(tài)選擇替換速度。當(dāng)替換速度偏低時(shí)標(biāo)志層反射波同相軸兩端上翹;當(dāng)替換速度偏高時(shí)標(biāo)志層反射波同相軸兩端下彎;當(dāng)替換速度準(zhǔn)確時(shí)標(biāo)志層反射波同相軸平坦。依據(jù)這一判斷準(zhǔn)則,可獲得更為精確的替換速度。依靠合理的處理基準(zhǔn)面、可靠的速度場(chǎng)和精確的替換速度,可求取準(zhǔn)確的長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正量。該方法雖然受巨厚黃土塬的影響,在高地表處(黃土巨厚)靜校正量的誤差大;但在表層速度橫向變化不劇烈地區(qū)或受黃土塬低速帶影響程度低的低地表處,高程靜校正方法解決了該地段的長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題,并為保持構(gòu)造形態(tài)不被破壞奠定了良好的基礎(chǔ)。線性動(dòng)校正試驗(yàn)在進(jìn)行巨厚黃土塬地區(qū)的地震數(shù)據(jù)處理時(shí),經(jīng)過(guò)基于標(biāo)志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正后,往往會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重影響構(gòu)造形態(tài)和信噪比的高值中波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題,不能僅依靠地表一致性剩余靜校正方法予以解決。為此,提出了基于初至波疊加的中波長(zhǎng)剩余靜校正方法,該方法的主要目的是解決中波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題,包括以下4個(gè)關(guān)鍵步驟。①抽取共檢波點(diǎn)道集記錄和共炮點(diǎn)道集記錄:在基于標(biāo)志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正處理基礎(chǔ)上,將數(shù)據(jù)分別抽取為共檢波點(diǎn)道集記錄和共炮點(diǎn)道集記錄。②速度掃描以獲取合適的線性動(dòng)校正速度:在共檢波點(diǎn)道集記錄和共炮點(diǎn)道集記錄的線性動(dòng)校正速度掃描疊加的基礎(chǔ)上,本著疊加剖面初至波起跳清晰干脆以及便于拾取初至到達(dá)時(shí)間的目的,獲得可靠的線性動(dòng)校正速度。③優(yōu)選參與疊加的炮檢距范圍并進(jìn)行疊加:由于近炮檢距的直達(dá)波和遠(yuǎn)炮檢距的折射波不能用同一線性動(dòng)校正速度校平,故需要優(yōu)選參與初至波疊加的炮檢距范圍,保留相對(duì)穩(wěn)定的折射波記錄,以實(shí)現(xiàn)共檢波點(diǎn)道集和共炮點(diǎn)道集的初至波同相疊加,達(dá)到初至波起跳干脆的目的。④檢波點(diǎn)和炮點(diǎn)中波長(zhǎng)靜校正量提取及應(yīng)用:沿共檢波點(diǎn)和共炮點(diǎn)初至波的低頻平滑趨勢(shì)拾取“零時(shí)間線”,沿共檢波點(diǎn)和共炮點(diǎn)初至波到達(dá)時(shí)拾取用于提取中波長(zhǎng)剩余靜校正的“延遲時(shí)間線”,將拾取的“延遲時(shí)間線”減去“零時(shí)間線”,可分別求取檢波點(diǎn)和炮點(diǎn)的中波長(zhǎng)剩余靜校正量?；跇?biāo)志層修正的地表一致性剩余靜校正基于初至波疊加的中波長(zhǎng)剩余靜校正處理后,因初至拾取不準(zhǔn)等因素造成的嚴(yán)重短波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題仍然存在,其疊加剖面的部分地段的信噪比過(guò)低,如果直接將該疊加剖面用作地表一致性剩余靜校正處理的外部模型,處理效果難以保證,故提出了基于標(biāo)志層修正的地表一致性剩余靜校正方法,該方法的主要目的是解決短波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題,包括以下2個(gè)關(guān)鍵步驟。①修正標(biāo)志層并建立剩余靜校正的外部模型:在上述兩步靜校正處理的疊加數(shù)據(jù)上,根據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況、測(cè)井資料和已有的老處理成果等信息,對(duì)疊后數(shù)據(jù)進(jìn)行修飾,以提高外部模型的品質(zhì)。②地表一致性剩余靜校正迭代:利用高品質(zhì)的外部模型數(shù)據(jù)和準(zhǔn)確的速度,采用多次迭代地表一致性剩余靜校正的處理方法,由大到小地調(diào)整限制門檻值,使得靜校正量逐步收斂,最終可求得準(zhǔn)確的剩余靜校正量;或采用適應(yīng)高值靜校正量的非線性反射波剩余靜校正方法。標(biāo)志層監(jiān)控的靜校正處理流程綜上所述,標(biāo)志層控制的靜校正處理流程如圖1所示。2模型數(shù)據(jù)測(cè)試模型構(gòu)建和正式游戲模擬1維數(shù)值模型首先從巨厚黃土塬地區(qū)BC三維工區(qū)實(shí)際地震數(shù)據(jù)處理成果中,選取一條有代表性的二維測(cè)線;然后利用可靠的井資料和地表高程數(shù)據(jù),并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征和實(shí)際炮點(diǎn)檢波點(diǎn)位置關(guān)系,提取二維測(cè)線對(duì)應(yīng)的地表高程(高差為360m)、地層速度及埋深以及構(gòu)造形態(tài)等信息;最后構(gòu)建該二維數(shù)值模型。模型各層段彈性參數(shù)見(jiàn)表1。2中間激發(fā)兩端接收系統(tǒng)為研究巨厚黃土塬地區(qū)近地表靜校正方法的處理效果,在上述模型中將第7層和第8層替換為一個(gè)水平地層,以判斷構(gòu)造形態(tài)保真情況,并檢驗(yàn)基于標(biāo)志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正處理后構(gòu)造形態(tài)的可靠性。參照本區(qū)地震采集實(shí)際情況,本次采用中間激發(fā)兩端接收觀測(cè)系統(tǒng),最大偏移距為3340m,炮點(diǎn)間距為40m,檢波點(diǎn)間距為40m,模型剖面長(zhǎng)26565.5m,垂向深度為2143.06m。采用26Hz的零相位雷克子波,點(diǎn)震源球面波激發(fā),接收點(diǎn)排列隨炮點(diǎn)移動(dòng),共495炮,每炮171道接收。記錄時(shí)間長(zhǎng)度為2s,采樣率為1ms。采用彈性波有限差分方法對(duì)上述兩個(gè)模型進(jìn)行地震波場(chǎng)正演模擬,地表定義為不可見(jiàn)地表。地表一致性剩余靜校正按照?qǐng)D1所示的標(biāo)志層控制的靜校正處理流程,對(duì)圖2、圖3正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)分別進(jìn)行測(cè)試處理。將圖3所示模型正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)經(jīng)常規(guī)高程靜校正、速度分析和疊加處理后,得到的剖面如圖4所示,圖中上方的曲線為高程曲線,圖中箭頭所指的部位疊加段品質(zhì)高,可作為生成速度譜的有利點(diǎn)位,其一般分布在地勢(shì)低洼處。對(duì)圖3所示模型正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)應(yīng)用基于標(biāo)志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正方法,獲得的疊加剖面如圖5a所示,由于該方法只對(duì)高程差引起的長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正量進(jìn)行校正,復(fù)雜的中短波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題未能得到解決,故剖面中存在部分地段信噪比低的現(xiàn)象,但箭頭所指處的地層產(chǎn)狀正確,總體構(gòu)造形態(tài)未失真,因此可繼續(xù)進(jìn)行中、短波長(zhǎng)的剩余靜校正處理。對(duì)圖3模型正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)應(yīng)用折射靜校正方法,得到的疊加剖面如圖5b所示,盡管部分地段波組連續(xù)性優(yōu)于圖5a,但箭頭所指部分構(gòu)造形態(tài)出現(xiàn)失真,故不宜在此基礎(chǔ)上進(jìn)行后續(xù)的處理。對(duì)圖2所示的模型正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)應(yīng)用基于標(biāo)志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正方法,得到的共檢波點(diǎn)初至波線性動(dòng)校疊加剖面如圖6a所示。長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正后,如果不存在中波長(zhǎng)剩余靜校正問(wèn)題,則該初至波應(yīng)以低頻平滑趨勢(shì)出現(xiàn),即為“零時(shí)間線”(藍(lán)色)。圖6a中初至波到達(dá)時(shí)代表中波長(zhǎng)剩余靜校正的“延遲時(shí)間線”(紅色),將“延遲時(shí)間線”減去“零時(shí)間線”可獲得檢波點(diǎn)的中波長(zhǎng)剩余靜校正量(圖6b)。將同樣的方法應(yīng)用于共炮點(diǎn)初至波疊加剖面,可以獲得炮點(diǎn)的中波長(zhǎng)剩余靜校正量(圖6c)對(duì)圖2所示的模型正演模擬得到的數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)志層控制的靜校正方法處理,該過(guò)程的單炮記錄如圖7所示。與原始的單炮記錄(圖7a)相比,圖7b、圖7c和圖7d上的反射波雙曲線規(guī)律逐漸明顯。在圖5a疊加剖面的基礎(chǔ)上,應(yīng)用中波長(zhǎng)剩余靜校正和標(biāo)志層修正的地表一致性剩余靜校正方法進(jìn)行處理,獲得的疊加剖面品質(zhì)顯著提高,并且保持了可靠的構(gòu)造形態(tài)(圖8)。對(duì)圖2所示的模型正演模擬得到的地震數(shù)據(jù)應(yīng)用不同靜校正方法處理,得到的疊加剖面如圖9所示。圖9a為采用層析靜校正+剩余靜校正方法處理得到的疊加剖面,其構(gòu)造形態(tài)與圖2所示模型的構(gòu)造形態(tài)相似度低,構(gòu)造形態(tài)嚴(yán)重失真;圖9b為采用折射層析靜校正+剩余靜校正方法處理得到的疊加剖面,其構(gòu)造形態(tài)與圖2所示模型的構(gòu)造形態(tài)相似度不高,中部構(gòu)造形態(tài)優(yōu)于圖9a,但邊界處構(gòu)造形態(tài)嚴(yán)重失真;圖9c為采用標(biāo)志層控制的靜校正方法處理得到的疊加剖面,其構(gòu)造形態(tài)與圖2所示模型的構(gòu)造形態(tài)相似度最高,說(shuō)明本文方法具有一定優(yōu)勢(shì),也說(shuō)明方法復(fù)雜未必處理效果好,只有在滿足方法適用條件的前提下展開(kāi)應(yīng)用才能體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)3實(shí)際數(shù)據(jù)處理從鄂爾多斯盆地某巨厚黃土塬地區(qū)的地震數(shù)據(jù)中,選取了一條二維測(cè)線應(yīng)用不同靜校正方法進(jìn)行處理。由于該工區(qū)的原始數(shù)據(jù)信噪比低,在高程靜校正疊加剖面上未發(fā)現(xiàn)理想的標(biāo)志層,故實(shí)際處理過(guò)程中將剖面中0.6s和1.5s處出現(xiàn)的相對(duì)強(qiáng)反射同相軸視為標(biāo)志層?？紤]該工區(qū)的地表高程情況和老資料處理的基準(zhǔn)面(1200m)及本次基準(zhǔn)面測(cè)試處理情況,也為了便于對(duì)比處理效果,仍將處理基準(zhǔn)面定為1200m?？紤]替換速度測(cè)試結(jié)果和老資料處理的替換速度(3000m/s),將本次處理的替換速度仍定為3000m/s。經(jīng)不同炮檢距范圍的初至波疊加測(cè)試,將共炮點(diǎn)道集、共檢波點(diǎn)道集疊加的炮檢距范圍定為500～2500m。圖10為對(duì)實(shí)際二維地震數(shù)據(jù)應(yīng)用中波長(zhǎng)剩余靜校正方法前、后的初至波疊加剖面,對(duì)比圖10a與圖10b可知,該靜校正方法較好地解決了共檢波點(diǎn)的中波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題;對(duì)比圖10c與圖10d可知,該方法較好地解決了共炮點(diǎn)的中波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題。對(duì)實(shí)際地震數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)志層控制的靜校正方法進(jìn)行處理,該過(guò)程的單炮記錄如圖11所示,可以看出靜校正問(wèn)題逐步得到了解決,反射波同相軸的雙曲線規(guī)律逐漸明顯。圖12a為應(yīng)用層析靜校正和剩余靜校正方法處理得到疊加剖面,剖面出現(xiàn)了串層,波組特征不理想;圖12b為應(yīng)用標(biāo)志層控制的靜校正方法處理得到的疊加剖面,剖面品質(zhì)明顯提升,其構(gòu)造形態(tài)可靠且信噪比高。4巨厚黃土塬地區(qū)、中小型地的靜校正技術(shù)優(yōu)勢(shì)本文針對(duì)巨厚黃土塬的靜校正難題,提出了一種由基于標(biāo)志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正、基于初至波疊加的中波長(zhǎng)靜校正、基于標(biāo)志層修正的剩余靜校正的3步遞進(jìn)式組合構(gòu)成的標(biāo)志層控制的靜校正方法。根據(jù)該方法對(duì)不含水平層和含水平層二維數(shù)值模擬地震數(shù)據(jù)及鄂爾多斯地區(qū)實(shí)際二維地震數(shù)據(jù)的應(yīng)用效果,可以得到如下結(jié)論:1)在具有良好標(biāo)志層的巨厚黃土塬地區(qū),在表層速度橫向變化不劇烈的情況下,基于標(biāo)志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正處理方法,可較好地解決巨厚黃土塬地區(qū)地震數(shù)據(jù)靜校正的長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題;在應(yīng)用基于標(biāo)志層構(gòu)造形態(tài)控制的高程靜校正方法處理的基礎(chǔ)上,應(yīng)用基于初至波疊加的中波長(zhǎng)剩余靜校正處理方法,可較好地解決黃土塬地區(qū)地震數(shù)據(jù)中波長(zhǎng)剩余靜校正問(wèn)題;在應(yīng)用基于初至波疊加的中波長(zhǎng)剩余靜校正方法處理的基礎(chǔ)上,應(yīng)用基于標(biāo)志層修正的地表一致性剩余靜校正多次迭代處理方法,可較好地解決黃土塬地區(qū)地震數(shù)據(jù)短波長(zhǎng)剩余靜校正問(wèn)題。2)盡管上述遞進(jìn)式的靜校正方法是一種簡(jiǎn)單的從反射疊加的形態(tài)去質(zhì)控靜校正的技術(shù)措施,但在基本滿足該方法假設(shè)條件的前提下,靜校正極其復(fù)雜且現(xiàn)有技術(shù)難以獲得理想靜校正效果的情況下,該方法不失為一種良好的選擇。模型和實(shí)際數(shù)據(jù)的應(yīng)用結(jié)果證明了該方法理論上的正確性及應(yīng)用中的有效性和實(shí)用性。采用該靜校正方法,可在一定程度上克服