卓 武，冯美娜，肖关华，王彦军，唐美斌

(中国石油东方地球物理公司 辽河物探分公司，盘锦 124010)

0 引言

现今随着勘探区域越来越向复杂区域发展，尤其是地表条件复杂的西部大沙漠戈壁区域，地震资料处理的难度逐渐加大，其中地震资料处理的静校正问题尤为重要。为了保证勘探的精度，在进行地震资料处理时就必须对表层结构针对性地研究，依据表层结构特征采用相应的静校正方法，为地震资料的后续处理提供可靠的静校正量[1-5]。地震勘探常用的静校正方法有:①野外静校正;②高程静校正;③折射波静校正;④初至层析反演静校正[6-9]。

目前，初至折射波静校正技术已广泛应用在地震勘探生产中。折射波静校正分为直接计算静校正量和基于模型的静校正，后者是基于层状介质结构，根据波传播的路径，初至时间被分解成延迟时和滑行时两部分，以获得折射层速度和表层速度。如果再将延迟时转换成层厚度，这样折射法就可以获得折射面以上地层的速度、折射面深度、和折射面下层速度(界面速度)，从而可以建立起近地表模型，然后计算静校正量[10]。

笔者将研究基于模型的折射静校正方法，重点研究表层微测井速度与固定常速约束建立折射静校正的反演模型，然后分别进行折射静校正，将静校正量应用到地震资料的处理当中，对比不同方法的静校正效果。

1 研究区域概况

本区位于塔克拉玛干沙漠南缘YL勘探区域，其表层为巨厚沙漠戈壁带，地势整体较为平缓，呈南高、北低的分布特点，地表主要为沙漠地带，戈壁区，以及少量山前冲沟发育。据以往资料表明，区域表层结构较为复杂，沙漠地区低速层厚度一般在10 m以内，个别点低速层厚度在10 m～20 m之间，低速层速度约为350 m/s～450 m/s，高速层速度约为1 600 m/s～2 200 m/s；戈壁和山前冲沟区低降速层厚度在20 m以内，个别点低降速层厚度在20 m～30 m。

在此地表条件复杂的沙漠戈壁混合区，戈壁区包含大量的粗砂和砾石，使其整个区域的介质呈现典型的低降速性，且厚度大至几十米的情况下，会对采集的地震资料造成严重的静校正问题，将会严重影响地震资料处理的成像质量。

2 方法原理

基于模型的折射静校正流程见图1。

图1 静校正流程图

2.1 初至拾取

初至波拾取方法采用交互和批量拾取两种方式配合进行。在初至波自动拾取后，执行 QC 检查，并且以交互的方式进行人机交互实现。此外，地震数据在初至波自动拾取后初至拾取效果一般不能够达到静校正的要求，所以有必要对初至波拾取结果进行手动交互修改，以确保静校正结果的精度和效果。表1是基于地震记录整体特征的方法对比。

表1 初至拾取方法

由于沙漠地区信噪比较高，采用能量比法拾取大炮初至。能量比值法充分利用地震数据的振幅特征，根据初至波能量较强，而初至波之前的信号相对较弱的特点来估算初至起跳时间。这种初至拾取采用单道拾取的方法，方法比较简单，计算速度快，实现起来比较方便。图2所示为西部沙漠地区某三维地震大炮部分初至的拾取结果，效果较好。

图2 大炮初至

2.2 折射分层

基于近地表结构在空间上有不同的变化，导致不同层位的折射波出现的激发点和接收点距范围有所不同，因此必需定义多个控制点。对于共中心点道集可以按炮检距范围对全区进行分组，从而计算各层的折射速度和延迟时。在具体实现过程中，还可以对折射初至进行线性动校正计算，从而“放大”不同段的初至形态，使拐点表现得更为明显，利于准确划分折射层段。

在分层时选择初至分布较密的区域优选初至收敛较好的控制点，选择折射层数目，以及相应的炮检距分布范围，确保分层合理性。图3和图4分别为大炮初至折射分层控制点及共中心点初至分层结果图。

图3 初至折射分层控制点

图4 共中心点初至分层

2.3 折射速度计算

我们采用互换法计算折射速度,它是利用两炮共同的地面检波点之间的关系，消除地表起伏影响，计算折射波速度，运算效率低但计算精度高，其原理如图5所示。

图5 互换法示意图

(1)

(2)

(3)

(4)

其中:A、B为炮点；Di为检波点;TADi、TBDi为初至时间；TA、TB为炮点延迟时；TDi为检点延迟时；V2为折射层速度；ADi、BDi为炮检距。

互换法涉及到误差剔除，即当初至误差超过某程度时，剔除大于n倍标准偏差的初至，值越大剔除的初至越少，n取值2.5。然后设置反演的最小的折射层速度和最大的折射层速度，反演出的模型速度将会在最小速度和最大速度之间。并且对模型速度做剔除和平滑处理，目的是消除一些异常点或边界效应。计算出的折射速度如图6所示，整个三维勘探区域折射速度比较收敛，大致在1 800 m/s～2 000 m/s，边界效应也控制的挺好，符合该区域实际地质情况。

图6 折射速度图

2.4 延迟时计算

延迟时表示由于地表低降速带造成的折射波的时间的延迟。延迟时计算基于基本折射方程、初至时间和折射层速度来计算炮检点的延迟时。有三种算法：①高斯赛德尔法;②扩展广义互换法;③混合算法。

根据沙漠三维勘探区域的复杂地表条件，采用高斯—塞德尔方法计算折射波延迟时间较合适。它是一种渐进式校正(迭代)方法，计算速度快，稳定性高，可靠性高，可提供高质量的长波和短波长静校正，高斯—塞德尔方法可以用于二维和三维地震勘探的延迟时计算。

对于每一道初至，其基本折射方程为：

(5)

(6)

图7 炮检点网格图

根据得到的折射层速度VR，以及炮检点AB间的距离和初至时间，再依据基本折射方程可知，已知炮点延迟时TA和检波点延迟时TB之和，然后要分离出炮点延迟时TA和检波点延迟时TB。

当要求出炮点延迟时，将基本折射方程改为式(7)。

(7)

同样，检波点延迟时方程为式(8)。

(8)

得到检波点延迟时TB，应估算炮点延迟时TA，然后再将计算的炮点延迟时作为估算值计算检波点延迟时。继续该迭代直到估算值不再变化，即方程收敛,从而获得了炮点和检点的延迟时。计算出的延迟时如图8所示。

图8 炮检点延迟时

2.5 反演模型建立及静校正量计算

折射静校正反演模型的建立是我们研究的重点。它是根据延迟时、折射层速度和表层速度，反演地表模型，模型包括折射界面和风化层速度。根据折射波的传播路径，初至时间被分解成延迟时间和滑行时间两部分，以获得折射层速度和表层速度。如果再将延迟时转换成层厚度，这样就可以获得折射面以上地层的速度、折射面深度和折射面下层速度(界面速度)，因此可以建立近地表速度模型，然后计算静校正量。

以往认为表层调查资料对模型约束的影响很小，认为延迟时相同时对静校正量没有影响，而直接采用常速进行约束反演，实际上这种认识和做法是不准确的。根据折射波反演模型式(9)推导出式(10)，知同一延迟时对应无数组等效的速度和厚度值，但这些速度和厚度对于静校正量并不是等效的。所以根据得出的不同炮检点的延迟时，还需要其准确的表层速度，从而提高t0时间的转换精度，才能反演出准确的模型。

(9)

(10)

其中：td为延迟时；vr为填充速度；t0为时深转换时间；vw为表层速度。

这里涉及到建立折射静校正反演模型需要的表层速度，在常规计算建立基于折射波延迟时的静校正反演模型时，需要的表层速度都是根据勘探区域以往的数据，在建立反演模型时统一给定一个相同的数值，即固定常速值。但是勘探区域在沙漠复杂区域，其实际表层构造不是一维性的，它存在横向和纵向以及垂向上的变化，若采用同一速度来建立反演模型就造成模型的误差可能较大，精度不够。因此将均匀分布于勘探区域的微测井解释出来的表层速度成果，加入到反演模型中来约束折射静校正模型，这样反演模型的速度和厚度在横纵向以及垂向上就呈现三维特征，使反演模型更加精确。并且我们还建立固定常速约束建立的反演模型，进行折射静校正，与前者表层微测井约束的静校正进行对比。

在建立完反演模型之后，可以计算静校正量。根据图9所示的表层示意图，得出的静校正计算公式为式(11)。

图9 表层示意图

(11)

其中：T为静校正量；hw为表层厚度；Hd为静校正基准面高程；Hg为高速层顶界面高程；Vr为折射界面速度。

3 应用效果

在西部YL勘探区域，其表层为巨厚沙漠砾石带，表层介质的速度在横向和纵向以及垂向上都呈现三维性的变化，如果在建立折射静校正反演模型时用一个固定常速度来约束，建立的该反演模型就不能反映该区域表层介质的实际情况，从而基于模型的折射静校正就不能准确地计算出静校正量，影响后期的地震资料处理。而在该区域我们设计了合理的微测井控制点并采集了微测井数据，解释出表层成果，包括每口微测井点的低降速层的厚度和速度，以及高速层的速度，因此，可以将微测井解释成果，利用到折射波静校正的反演模型建立当中，约束模型在横向和纵向以及垂向上的表层速度和厚度的变化，达到精确控制反演模型的目的，使反演模型更加符合勘探区域的表层构造实际情况，再利用约束反演模型计算出折射静校正量，并将两种不同模型静校正效果作对比。

勘探区域内的微测井点位如图10所示，共有28个微测井点，均匀分布，覆盖到所有的三维炮检点，解释成果如表2所示，符合勘探区域表层构造情况。

图10 微测井点位图

表2 微测井解释成果

在建立反演模型时，采取两种方式约束模型的建立。

1)基于同一固定常速约束的反演模型的建立(图11)。在建立基于折射波延迟时的反演模型时，将需要的模型速度在全区域给定一个固定常数值，即速度取500 m/s，这个常数值是根据该区域以往获取的速度取平均值确定的。

图11 固定常速建立的反演模型

2)基于表层微测井解释成果约束的反演模型的建立(图12)。如表2所示，将解释出来的表层微测井成果，加入到需要建立的表层反演模型中，来约束折射静校正模型，这样反演模型的速度和厚度在横纵向以及垂向上就呈现三维特征，使反演模型更加精确。

图12 微测井约束建立的反演模型

对比图11和图12可以看出，基于同一固定常速约束建立的反演模型(图11)，其低降速层厚度大概在15 m左右，而基于表层微测井解释出成果约束建立的反演模型的低降速层厚度大概在5 m～10 m，两者相差较大。但从微测井解释出的表层厚度结果(表2)看出，基于表层微测井解释出成果约束建立的反演模，型更加符合勘探区域的实际表层情况。

由图13和图14可以看出，基于固定常速反演模型的折射静校正结果，在局部接收道上还有部分静态效应未消除(如图13中圆圈所示)，而在同一单炮记录上，基于微测井约束反演模型的折射静校正效果就非常好，基本消除了静态效应，达到并符合地震资料处理中静校正处理要求。

图13 固定常速约束反演模型折射静校正炮集

图14 微测井约束反演模型折射静校正炮集

经过后续的处理，抽取了三维处理数据中的一条CMP线作叠加剖面对比(图15和图16)。经过基于固定常速约束反演模型的折射静校正后的叠加剖面，整体上地震波同相轴已经显现出来了，相比于基于微测井约束反演模型的折射静校正后的叠加剖面，后者叠加剖面的地震波同相轴的连续性更好，而且比较平顺，没有出现前者叠加剖面在局部上的突兀和断陷(如图16中圆圈所示部位)。

图15 固定常速约束反演模型折射静校正剖面

图16 微测井约束反演模型折射静校正剖面

4 结论与认识

静校正在地震资料处理中是一项非常关键的技术，在我国西部塔里木盆地山前带沙漠戈壁复杂地区，其表层属于沙漠砾石带，地震资料的静校正问题尤其严重，针对此复杂地区的静校正问题，需要做试验对比得出较好的静校正方法，以解决此类区域地震资料的静校正问题。

通过对比基于固定常速约束反演模型折射静校正和基于微测井约束反演模型折射静校正，得出进行模型静校正时，利用表层微测井解释成果来约束建立折射静校正反演模型，然后进行静校正计算，其结果应用到后期的地震资料处理中后能取得较好的效果。