高利东，刘连升，张志禹

（1.长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安 710018；2.北京帕美智软件开发有限公司，北京 100085；3.西安理工大学，陕西西安 710048）

目前，静校正问题仍是复杂探区地震勘探和资料处理的“瓶颈”，近地表速度场的研究是解决复杂探区静校正的关键。生产中的近地表建模可以分为三大类。一是基于野外低速带调查（如小折射和微测井）的结果，采用各种内插的方法，得到近地表的速度分布，这种方法得到的近地表速度模型，取决于野外低速带测量控制点的采集密度和每个控制点所测结果的精度，如果近地表速度横向变化大，高速顶不稳定，特别是当存在巨厚低降速层时，野外低速带调查的结果误差很大，难以得到高精度的近地表速度分布。二是假设地质模型由“层状”介质构成，每层的速度不变，基于折射波传播理论，如延迟时方法和扩展广义互换法等，计算近地表的速度分布，当近地表的速度和高速顶界面横向稳定时，这种方法可以得到高精度的速度场，在平原地区，一般都能得到较好的结果，但是，在沙漠、戈壁和山地等复杂探区，由于近地表速度和厚度横向变化剧烈，理论假设同实际地质情况存在较大的误差，也很难取得好的静校正效果，还会引入中、长波长静校正问题。三是基于初至波层析反演理论，假设地质模型由“块状”介质构成，每个单元的速度恒定，单元和单元之间，速度不同，采用正、反演逐步迭代逼近的方法，得到速度分布。理论上讲，层析反演可以模拟任意复杂的近地表速度分布，允许地形剧烈起伏或速度横向变化，是目前最适合复杂探区近地表建模的算法。但是，受到观测系统和射线分布的影响，反演结果也存在一定的精度问题。

综上所述，每种方法都有一定的假设条件，所利用的数据不一样，计算结果的精度也不尽相同，如小折射和微测井点处的精度很高，但是，横向变化难以控制；折射波理论只有存在明显界面和速度横向平稳的情况下，精度较高，而初至波层析反演在速度变化剧烈的地区，相比较于前两种方法，计算精度高，但是，由于缺少近道和有限观测角度的影响，得到的结果也不可避免地存在误差。因此，根据不同观测方式和数据特点，研究不同数据之间的相互约束和补充，提高近地表模型的精度，是切实可行的技术路线。

1 约束初至波层析反演

小折射和微测井是专门的近地表速度调查数据，精度高，但是，空间连续性差，另外，由于探测深度有限，在低速层巨厚区，很难得到高速顶界面；大炮初至由于检波点组合或者炮点偏离测线，缺少足够多的高精度近道信息，导致表层反演速度的精度低，但是，由于是连续观测，空间连续性强，而且，由于排列长度大，可以得到较深的探测深度，两种数据之间存在互补的基础。本文利用小折射和微测井建立高精度的极浅层近地表速度模型，用于约束大炮初至层析反演，进而，提高整个反演模型的精度。

层析反演中，M条射线和N个未知数建立的层析方程组可表示为：

式中：A、ΔS和ΔT和分别是Jacob矩阵、慢度修正量和旅行时残差。其中：

L个约束条件建立的约束方程组可表示为：

式中：Si为第i个单元上一次迭代层析反演速度值。

旅行时和约束方程构建成的联合方程组可表示为：

式中：B是（M+L）×N维矩阵。

其中：

拉格朗日最优约束的目标函数可表示为：

当目标函数最小时，存在▽ζ（ΔS）=0，可获得方程式（2），因此式（2）计算出的就是最优解，从目标函数中可看出λ=0，相当于没有约束，λ越大，相当于约束方程在目标函数中所占权重越大，约束越强。使用LSQT方法求解约束层析方程式（2），即可获得小折射和微测井约束下的初至波层析反演近地表速度模型。

2 应用实例分析

图1是某工区二维测线无约束层析反演速度模型，绿色竖线表示微测井，长度表示深度，黑色实线表示高速顶界面，观察这5口微测井都没有达到高速顶界面的埋深；图2是这5口微测井得到的低速层速度同无约束反演结果的叠合显示，两者的差别比较明显，特别是无约束反演结果缺少表层的低速信息；图3是将自适应约束反演后的速度模型同微测井速度进行叠合，在微测井控制点处，反演结果与微测井的速度差别很小，并且在没有微测井的地方，反演结果中包含了更多的低速信息，整个反演速度模型没有出现突变或异常，符合实际地质规律。

图4是第一口微测井速度的对比图，蓝色、红色和绿色曲线分别是无约束、约束和微测井自地表到该点最大探测深度处的速度曲线，很明显，约束层析反演后，极浅层的速度更低，与微测井速度更加接近，经过计算，无约束、约束和微测井在这个深度范围之内的平均速度分别是 1 139米/秒、990米/秒和 949米/秒，也就是说，经过约束，反演精度进一步提高。

3 结论

目前，生产中的小折射和微测井等低速带信息，一般都被用来计算野外静校正量，室内处理中，大都又采用基于折射或者初至的层析反演静校正方法，所以，小折射和微测井的高精度低速带信息，并没有得到很好的应用。本文提出的约束层析反演，将高精度极浅层低速带信息与大炮初至数据的优势综合起来，提高了近地表模型的精度，是复杂探区近地表研究领域的发展的一个新的思路。

［1］张继国，刘连升.复杂区初至层析反演静校正［J］.石油地球物理勘探，2006，41（4）：383-385.

［2］李卫忠.复杂地表近地表建模与静校正［J］.油气地质与采收率，2007，16（3）:73-76.