（地球探测与信息技术专业论文）复杂地区静校正技术研究.pdf

摘要 几何地震学的理论假设是当观测面为一个水平面，地下介质为均匀层状介 质，由同一个激发点激发的地震波，经某一地层的反射到达地面时，其时距曲线 是一条双曲线。但陆上地震勘探中经常出现的情况是：表层条件往往很复杂，观 测面通常是起伏不平的，而表层的低降速带的速度和厚度又是横向变化的，这样 会引起地震波传播时间的不同延迟。因此，实际观测得到的反射波到达时间，并 不是标准的双曲线，而是一条畸变了的双曲线，从而影响速度分析和迭加效果的 质量。静校正就是研究由于地形起伏，地表低、降速带横向变化对地震波传播的 影响，并对其进行校正，使反射波时距曲线近似为一条光滑的双曲线。很明显， 静校正是贯穿于复杂地表区反射地震勘探资料采集、资料处理和解释中的一项十 分关键的基础性工作。 论文在详细分析了复杂地区地表条件特征的基础上，对目前常用的静校正方 法理论进行了分析和论述，重点研究了折射静校正方法技术，在w i n d o w s 平台 上，利用c + + 和f o n r a n 语言，并在前人工作的基础上完成了复杂地区静校正系 统包的研究与开发，结合理论和实际资料，对该系统进行了测试，结果表明其系 统的稳定性和可靠性较高，处理效果较好。 【关键词】静校正、折射波、初至、合成延迟时、校正量、处理、复杂地表、 系统、软件 a b s t r a c t t h eg c o m e t r i cs e i s m o l o g yt l l e o r ys u p p o s i t i o ni sw o r k s 弱t h eo b s e r 、，a t i o ns u 血c e i sah o r i z o n t a lp l a n e ，t h eu n d e r g r o u n dm e d i u mf o rt h ee v e ns 仃a t i f i e dm e d i u m ，t h e e a n h q u a l 【ew a v ew h i c he x c i t a t e db yt h ei d e n t i c a ls h o t p o i n t ，w h e na n i v e sm e 簪o l l i l d a f t e rs o m es t r a t u mr e n e c t i o n ，i t sd i s t a n c ec i l r v ei sah y p e r b o l i cc u r v e l a i l ds e i s m i c e x p l o r a t i o ，b u tt o oo f t e nt l l ec a s e ：t h es u r f a c el a y e rc o n d i t i o nv e r yi so f t e nc o m p l e x ， t h eo b s e r v a t i o ns u m 岭eu s u a l l yi st h ef l u c t u a t i o nu n e v e n ，b u tt h es u r f a c el a y e r d e p r e s s i o ns p e e db e l ts p e e da i l dt h i c l 【i l e s sa l s oa r et t l el a t e r a lc h a i l g e s ，l i k et h i sc a i l c a u s et h ee a n h q u a k ew a v ep r 叩a g a t i o nt i m ed i f ! f h e n td e l a y s t h e r e f o r e ，t h ea c t u a l o b s e a t i o no b t a i n sm er e f l e c t i o nt i m e ，i sn o tt h es t a n d a r dh y p e r b o l i cc u r v e ，b u tw a sa d i s t o n i o nh y p e r b 0 1 i cc u r v e ，t h u si n n u e n c es p e e da n a l y s i sa i i di t e r a t i o ne f f e c tq u a l i t y - t h es t a t i cc o 玎e c t i o ns t u d yb e c a u s eo ft h eh y p s 0 f a p h y t h es u r f a c el o w ，f a l l st h e s p e e db e l tl a t e r a lc h a n g et ot h ee a r t h q u a k ew a v et r a n s m j s s i o ni n n u e n c e ，a n dc a 玎i e s o nt h ec o r r e c t i o nt oi t ，c a u s e st h er e n e c t e dw a v ed i s t 孤c ec i l ea p p m x i m a t e l yi sa s m o o t hh y p e r b o l i cc u r v e 0 b v i o u s l y ，t h ec o r r e c t i o ni ss t j l lp e 加e a t e dw i t hc o m p l e x s u i 。f a c ea r e ar e f l e c t i o ns e i s m i ce x p l o r a t i o nd a t ac o l l e c t i o n ，d a t ap r o c e s s i ga n d j n t e r p r e t a t i o no fa ne x t r e m e l ye s s e n t i a lf o u n d a t i o n a lw o r k t h ep a p 盯i nt h ec o m p l e xa r e as u 靠a c ec o n d i t i 呻c h a t a c t e r i s t i cf o u n d a t i o n ，h a s c a r r i e do nt h ea n a l y s i sa n dt h ee l a b o r a t i o nt ot h ec u r r e n tc o m m o n l yu s e ds t a t i c c o r r e c t i o nm e 血o dt h e o r y h a ss t u d i e dt h er e f r a c t i o ns t a t i cc o r r e c t i o nm e t h o d t e c h n o l o g yw i t he m p h a s i s ，j nt h ew i n d o w sp l a t f 0 姗，u s e sc + + a n dt h ef 0 r 岫 l a n g u a g e ，a dh a sc o m p l e t e dc o m p l e xs u a c e c o n d i t i o ns t a t i cc o r r c c t i o ns y s t e m p a c k a g eo fr e s e a r c ha 1 1 dt h ed e v e l o p m e n ti nt h ef o u n d a t i o nw h i c ht l l ep r c d e c e s s o r w o r k e d ，t h eu n i o nm e o r ya i l dt l l ea c t u a lm a t e r i a l ，h a sc a r r i e do nt h et e s tt ot h i ss y s t e m ， f i n a l l yi n d i c a t e di t ss y s t e mt h es t a b i l i t ya n dt h e 一i a b i l i t yw e r ch 蛐 n 【e yw o r d 】 s t a t i cc o r r e c t i o n 、w a v er e f | a c 6 叫、n r s ta r n v a l 、s y n t h e t i c 、 c o r m c t i o nv o l u m e 、p r o c 鹤s i n g 、c o m p i e xs u r f a c e 、s y s t e m 、s o f t w a n 论文独创性声明 本人声明：本人所是交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注粳弓l 耀的内容夕 ，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：凑哓 耐年多月3 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权! 层 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公歼阅览、借阏以及申请 专利等权利。本人离校霜发表或使用学位论文域与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 魏盹 n 狗 卅年二月3 日 勘谚年善月拍 第1 章前言 1 1 研究意义及目的 近年来，“稳定东部，开发西部”战略及“西气东输”工程的实旌，我国西 部地区实际上已成为油气勘探的主战场。西部勘探区大部分属于复杂地表与复杂 构造条件的地区，这里以沙漠、戈壁、山地、黄土塬为主要地貌，使得静校正成 为这些地区影响地震勘探效果的关键技术之一。静校正问题是世界上公认的陆上 复杂地表地震勘探的难点。著名地球物理学家d i x 教授生前曾说过，解决好了静 校正问题就等于解决了地震勘探中几乎一半的问题。静校正是复杂地区地震勘探 的一个永恒的课题。 多年来，勘探工作者直在进行着不懈的攻关，在长期的生产实践中发展了 多种针对各种复杂地表条件的野外和室内处理的折射和反射静校正方法，这些方 法在二维资料处理中得到了广泛的应用，在许多地区取得了较好的实际效果。但 在复杂地表区，仍然存在许多问题，此外利用初至折射静校正方法较高精度地解 决复杂地表区的二维长波长和大剩余静校正量问题仍有一定难度。 本论文在详细分析复杂地区地表条件特征的基础上，对复杂地区常规静校正 方法的基本原理和技术进行了研究和总结，并利用合成延迟时折射静校正技术和 自动统计剩余静校正技术等在w i n d o w s 平台上开发了复杂地区静校正处理系统 包，其目的主要是针对复杂地区中浅层地震勘探资料的静校正处理，以便更好地 服务于西部能源及工程地震勘探。 1 2 目前研究现状 众所周知，静校正技术在复杂地区地震数据处理中起着举足轻重的作用。但 当各种各样的静校正方法纷至沓来、琳琅满目时，如何去挑选自己所需要的方法， 并非人人皆知。为此有必要对为数不少的静校正方法进行分门别类，讨论其共同 点和不同之处，并从中寻找和追索它们的合理应用，提高静校正的应用效果。 静校正方法从所采用的信息源头来分，大致可分为三类：( 见表1 一1 ) 第一类，野外进行专门的观测，如小折射、微测井、地形测量等，获得近地 表模型中的控制点上的数据，并把这些数据外推或内插到各个点上；然后确定一 个基准面或者是一个参考面，再根据地形线高程数据，计算出每一个炮点和检波 点上的校正量。这一类的校正量通常称为野外一次静校正量，其原因之一是因为 信息主要来自于野外一些专门的观测，它可以与正常生产同时进行观测，也可以 在正常生产前进行观测；而另一个原因是，这一部分工作主要由野外作业来完成。 当野外作业把正常生产数据送往处理中心进行处理时，也必须同时提交静校正量 数据属于这一类的静校正量估算方法有：高程校正、基准面校正、模型静校正、 沙丘曲线法静校正、数据库静校正。应该说，这是静校正方法中最基本的方法。 第二类，信息源来自于正常生产炮的初至信息。我们知道，正常生产炮的初 至信息一般是直达波和近地表折射波，进入复杂山地以后，初至波信息变得十分 复杂，除了上述两种类型波以外，可能还有透射波、反射波、反射折射波、折射 反射波，以及多次折射波和多次折射反射波等。鉴于这种情况，利用初至信息估 算静校正量的方法可分为两类：一是基于折射波原理的静校正量估算方法，如 f a r r 显示折射静校正、扩展广义互换法( e g 跚) 、相对延迟时折射静校正、相对 折射静校正。其实属于这一类的方法为数众多，在生产中应用十分广泛，是十分 重要的一类静校正量估算方法，它可以统称为初至折射波静校正。二是非折射原 理的静校正量估算方法，如基于初至模型的静校正方法，还有走时层析反演等一 些先进技术。 第三类，根据正常生产记录中的反射波信息估算静校正量。一般情况下，这 类算法是在应用前面第一、第二类算法估算出的静校正量以后的记录上进行，其 目的是解决剩余静校正量问题，因此有剩余静校正之称。首先，这类方法利用的 是经过常规处理和动校正以后的道集记录，要求数据有较高的信噪比，因此一般 以信噪比较高的目的层为中心提取一个时窗段内的数据来运算；其次，这类算法 主要是解决静校正量中的高频分量的小校正量部分，其基本原理是叠加能量最大 或者具有较高的相似性度量。对于长波长分量，常规的反射波剩余静校正是无法 解决的，要设计专门的模块去进行估算。最后要指出的是，这类方法是在动校正 以后的记录上进行，如果存在剩余动校正量，也被视为剩余静校正量，为此希望 动校正速度准确。但是速度分析又受静校正量的影响，而速度分析程序一般没有 考虑静校正量的存在，这就有必要把速度分析与反射波剩余静校正组合起来进行 重复使用，这一点与上述两类静校正方法是不相同的 2 表l 一1 静校正方法分类表 类型方法基本技术要素 c m p 叠加参考面校正 基准面校正低降速带底面校正 基丁模型 海上水底校正 基准面的选 和高程为 控制点数据线眭内插，去 取；替换速 沙丘曲线法 度的确定： 基础低降速带底面 相似系数法 形状。 数据库法 模型法 斜率、截距时间法 合成延迟时法 包括a b c 方岳、f a r r 显示方法、相对延迟时法、绝对折射 静校正( a r s ) 、合成延迟时法( d r s ) 时间深度项法或称为互换法 包括 g 刚、e g r m 、a b c d 法、相对折射静校正 基于折射 ( r r s ) 、相遇时间法等 回折波和折射波连续速度模型反演静 原理方法 校正方法 迭代反演低降速带厚度法静校正 存在折射界 基于生产 折射分析射线反演静校正方法 面：初至信 炮初至信 波前重建法 包括加减法、折射波向下 息有较高的信 延拓法、波前重建法等 噪比；有些 息为基础方法要求有一 时间项技术 个稳定的折射 波数域折射静校正 界面。 走时层析反演 包括近地表速度模型 约束反演、广义线性反演( g l i ) 、模 型反演、数值等效法等 基于其它 初至曲线拟合 包括指数曲线拟合法、 光滑曲线拟合法、模型曲线拟合法等 原理方法 多域正交迭代法 多域正交统计分解法 回折波层析成像法静校正 全差分法求静校正量 最大叠加能量准则法 相关法求静校正量 包括m i s e r ( 与模型道相关) 、 基于生产 s a t a n 等 炮反射波 模型迭代法 信息为基 其它高级算法 包括蒙特卡罗迭代法、遗传算法、 神经网络、阻尼l s q r 算法、高斯赛德尔迭代算法等 础 波动方程延拓静校正方法 混合全局寻优方法 例如，最大能量准则、模拟退火 算法、遗传算法交替迭代、实现全局寻优 3 上面列举的一些静校正方法，基本反映了当前这项技术的发展状况。我们面 临的任务是：一方面是继续研究和发展一些新的方法和技术；另一方面是作业人 员如何根据作业现场千变万化的地表条件，选择合适的方法，组织有效的静校正 处理流程，追求较好的应用效果。 近几年来，随着勘探战场的转移，进入复杂地区工作，静校正技术有了很大 的发展，出现了为数众多的成果和适应各种不同条件的方法，在这种情况下，讨 论应用技术就更加需要和更加现实。总之，静校正技术是一项非常复杂的数据采 集与处理技术，同时又是一项具有较高难度的技术。因此除了具有先进的方法与 技术外，还必需具有丰富的处理经验。只有这样，才能把握处理好复杂地区地震 数据的静校正问题。“知彼知己，百战不殆”，我们把问题和情况研究透了，解决 问题的办法也就迎刃而解了。 1 3 主要研究内容及成果 1 3 1 主要研究内容 在详细分析复杂地区地震勘探静校正技术的基本原理和方法技术的基础上， 借助前人部分工作成果，针对2 d 地震勘探开展论文研究工作，主要包括： ( 1 ) 分析研究复杂地表条件四大类型( 大沙漠、山地、黄土覆盖区、戈壁、 砾石覆盖区) 的具体特征，以及复杂地区静校正方法的现状和存在的问题，以便 于在特定的地区选择合适的静校正方法。 ( 2 ) 分析研究合成延迟时折射静校正方法技术，以解决复杂地区的静校正问 题。 ( 3 ) 改写部分前人模块，利用可视化编程环境，完成交互式静校正方法处理 系统包。 ( 4 ) 利用山区实际资料，验证处理功能的正确性。 1 3 2 主要研究成果 经过近一年的论文工作，基本完成了论文开题所涉及的内容，主要获得了下 述成果： ( 1 ) 利用可视化编程环境，完成了交互式常规静校正方法处理系统包，经测 试，系统包功能齐全、算法实现正确、交互性强、界面友善灵活、可靠性较高； ( 2 ) 改写了一次静校正模块； 4 ( 3 ) 改写完成了剩余静校正模块； ( 4 ) 利用可视化编程环境，完成了建立工区、观测及基准面参数提取、剖面 显示、绘制观测系统、绘制曲线、直线抽道、初至切除及拾取等辅助模块，为静 校正处理过程提供了方便； ( 5 ) 利用复杂地区静校正系统包对实际2 d 地晨资料进行了处理，并与其它 软件系统处理结果进行了对比分析，结果表明，该系统包处理效果较好，可用于 生产实际。 5 第2 章复杂地区静校正问题及对策 2 1 复杂地区静校正问题 几何地震学的理论都是以地面水平，地表介质均匀为假设前提的，然而，实 际在野外观测时，由于地形起伏、爆炸井深的不同，使爆炸点和接收点不一定在 同一个水平面上，并且低速带的速度和厚度一般在纵横方向上是变化的，这些因 素都会引起反射波到达时间的改变，导致双曲线形的反射时距曲线畸变成非双曲 线形，见图2 1 中的和。这条畸变的时距曲线，经动校正后，已不能正确 地反映地下构造形态，见图2 1 中的和，对多次覆盖而言，由表层因素引 起的共深度点反射时距曲线的畸变将影响多次叠加效果以及速度参数的提取。因 此，必须研究地形、表层结构对地震波传播时间的影响，设法把由地表引起的时 差找出来并校正之，使畸变的时距曲线恢复正常，这个过程称为“静校正”。通 俗的讲静校正就是对地震资料所作的校正，即用来消除高程、风化层厚度以及风 化层速度变化的影响，把资料校到一个指定的基准面上。其目的就是获得在一个 平面上进行采集，且没有风化层或低速介质存在时的反射波到达时间。 一； z 了一_ 二二 v _ l t 图2 1 由地形不平引起反射时距曲线畸变示意图 图中符号：地面；平均地形线( 以后称为基准面) ；反射界面； 相对于平均地形的理论双曲线形反射时距曲线；由地形影响畸 变了的反射时距曲线：动校正后的理论时距曲线，与界面r 的形 态一致；由动校后的反射时距曲线，形状与地形一致 2 1 1 复杂地区表层特征 复杂地表条件主要指的是陆上勘探近地表条件十分复杂的地区，如大沙漠、 山地、黄土覆盖区、戈壁、砾石覆盖区。由于近地表条件复杂多变，造成了静校 6 正问题，具体表现为： ( 1 ) 地形复杂，表层岩性变化大，野外静校正获取困难且精度低； ( 2 ) 地层产状陡，无固定折射界面； ( 3 ) 表层低速带岩性速度纵横向变化大，正确的表层地质模型建立难； ( 4 ) 工区地表高程起伏大，基准面选耿凼难； ( 5 ) 地表地震地质条件差，原始单炮记录信噪比低，初至波准确拾取困难； ( 6 ) 地下构造复杂，有些地区反射波信噪比低，反射波静校正方法难以发挥 作用。 实际上，静校正问题是与复杂地表紧密联系在一起的，一般来说，复杂地表 条件可分为四类，每种情况均具有不同的特征。 2 1 1 1 沙漠地区近地表特征 西部沙漠特征参见图2 2 。主要表现为： ( 1 ) 沙层厚度变化大，速度低，一般为5 0 0 8 0 0 m s ； ( 2 ) 流动沙丘，走向性强，相对高差大( 5 0 2 5 0 m ) 的沙丘链、沙垅和沙丘复 合体； ( 3 ) 有稳定的潜水面，有一个强的高速层顶界面，折射初至清晰。 库； 图2 2塔里木盆地沙漠区地表图片 鉴于这些特点，静校正工作从整体上可作如下考虑； ( 1 ) 建立和逐步完善全盆地高速顶面、潜水面深度和浮动基准面高程数据 7 ( 2 ) 选好小折射观测点和沙丘曲线调查分析点，作为工区内高速顶界面和低 速带速度的控制点，修改和校正数据库中的数值： ( 3 ) 利用生产炮初至计算静校正量，并结合数据库中的参数和小折射数据， 处理好低频分量； ( 4 ) 做好反射波剩余静校正。 2 1 1 2 山区近地表特征 主要指的是西北地区的山地，山高水深、无植被、风化程度较高，图2 3 为塔里木盆地库车山地部分地区的地表图片，一般来说山地有如下特定： 图2 3塔里木盆地库车山地部分地区的地表图片 ( 1 ) 平均海拔较高，地表起伏剧烈，在一个排列内相对高差变化2 0 0 i n 以上； t ( 2 ) 山体陡峭，老地层出露； ( 3 ) 地表岩性变化剧烈； ( 4 ) 没有稳定的低降速带界面和稳定的折射层，初至折射波可追踪性差。 鉴于这些特点，静校正工作从整体上可作如下考虑： ( 1 ) 认真做好测线的踏勘，尽量选好炮点和接收点位置，绘制沿线地表地层 岩性露头剖面； ( 2 ) 实测炮点和每一个检波点位置的高程； ( 3 ) 复杂山地其地形相对高差很大，建议分两步走：第一步作地形平滑线， 称其为参考面。在这样一个范围内，不管它是否存在低降速带，均按常规静校正 的概念，估算静校正量进行静校正；第二步是在参考面与基准面( 或者是当今常 被称为的浮动基准面) 之间，用浅层基岩速度填平二者之间的空间： 8 ( 4 ) 要充分利用生产炮初至信息来估算其校正量。当折射界面不稳定或者不 存在时，可不采用初至折射模型，而采用其它模型直接估算出校正量，无须通过 建立地表模型这一步。 2 1 1 3 黄土覆盖区近地表特征 主要指的是鄂尔多斯盆地的南部地区，参见图2 4 ，它的特点为： 图2 4长庆油田黄土塬地表图片 ( 1 ) 黄土速度很低，干燥黄土层速度为3 5 0 5 0 0 m s ，厚度为1 6 3 0 m ； ( 2 ) 黄土分原生和次生两种，原生黄土致密，次生黄土经二次搬运结构较为 疏松； ( 3 ) 沟塬交替出现，地形十分复杂，高差变化大； ( 4 ) 潜水面埋藏深，横向变化大。 鉴于这些特点，静校正工作从整体上可作如下考虑： ( 1 ) 用小折射方法在工区或测线上进行连续追踪潜水面深度，并借民用水井 水面的深度和地震微测井的水面深度，使潜水面深度有一个准确的测定。 ( 2 ) 在调查和建立近地表模型的同时，十分注重初至折射模型估算静校正量 方法的使用。 ( 3 ) 反演近地表模型，求解静校正量。 ( 4 ) 通过建立近地表模型估算静校正量及其应用以后，要应用反射波信息进 行精细的剩余静校正量估算和应用。并把叠加速度分析与反射波自动剩余静校正 9 结合起来，进行迭代处理，一直到估算出的静校正量值全部小于一个采样间隔为 止。 2 1 1 4 戈壁、砾石覆盖区近地表特征 一般为山前地带，虽地形起伏不大，但潜水面极不稳定，而且埋藏较深，低 降速带的形态及速度变化剧烈，如图2 5 所示。在砾石戈壁滩，打井十分困难， 一般采用可控震源激发，记录的初至折射起跳点有时不太清楚，初至折射静校正 方法的应用受到制约，而在井炮区，由于地势平坦，初至折射波品质较好。 图2 5西部某戈壁砾石区 在这种地区开展工作，要周密设计潜水面深度测定的控制点，结合数据库中 的有关数据，内插出各炮点和接收点上的潜水面深度，直接计算校正量进行校正， 然后再运用反射波自动剩余静校正程序，完成全部静校正量的估算和应用。 2 1 2 复杂地区静校正的主要问题 进入复杂地区以后，由于条件的改变，有些传统的做法很难适应新的环境， 必须作相应的改变，因此产生了许多新的方法。但有些情况是属于概念问题，需 要对旧的概念有所更新、发展和完善，以便及时地指导我们做好静校正。 ( 1 ) 是静校正问题，还是其它什么问题? 进入陡峭的山地以后，老地层逆掩推覆到地表，由于时间较短，还没有形成 风化层，最多在地表面有十多厘米厚度不等的零星沙石。表层速度在2 5 0 0 m s 以上由于地层倾角很大，从4 5 0 到近于直立之间变化，因此在一个排列长度范 围内，可以遇到不同年代的地层，于是也会遇到不同的地震波传播速度。正因为 如此，造成记录十分复杂，信噪比很低。在这里不存在低降速带，但这里存在静 校正问题吗? 除了高程静校正以外，是否还需要通过其它方法计算其静校正量， 是值得我们仔细思考的。 ( 2 ) “静”与“小静”的问题。 静的条件是表层速度远远低于下伏地层的速度。也就是说，不论来自地下哪 一个界面的射线，按照斯奈尔定律，在低速带底界面上产生透射时，由于表层速 度很低，射线将被折射到近于垂直地表，见图2 6 ( a ) 。 刃 图2 6静校正问题( “静”与“不静”) 按照图2 6 中所示参数，b 角为9 0 3 57 ，可近似视为垂直，如果为2 4 0 0 m s 则b 角只有7 01 27 这样，我们就可以用低速带的垂直厚度来计算静校正量， 同时对于地下各反射界面的信号均具有同一校正量，因此称为静校正量( 不变 化) 。但进入山区以后，不少地区表层速度与下伏地层的层速度值十分接近，甚 至就是同一地层，如图2 6 ( b ) 所示。如果令z 。= 2 2 0 m ，v = 2 2 0 0 m s ，= 3 0 0 ， 按垂直地面路径校正( 常规静校正量计等路径) ，其校正量为l o o m s ，如果按实 际射线方向路径校正，其校正量为1 1 5 m s ，二者相差1 5 m s ；如果其它参数不变， 改变射线方向，n = 4 5 0 ，则校正量可相差4 1 m s ；随着q 角的增大，其差额也 就越大。不难看出，这种差额与所确定的浮动基准面高程，即浮动基准面与地面 的高差有关，同时也与地下的射线方向( 即q 角的大小) 有关。不同深度反射 界面的反射射线在地面出射时有着不同的方向，从而具有不同的静校正量，这就 1 l 是所谓静与不静的问题。我们要认真思考的是，这种静如不静的现象，对研究静 校正问题时会产生什么影响，用什么样的方式和方法去解决这个问题。 ( 3 ) 相邻炮之间的初至曲线还会近似平行吗? 我们不会忘记，在进行初至折射静校正时，为了监视初至时间拾取的质量， 我们把相邻若干炮的初至拾取的时间显示在一张图上，并根据相邻炮初至时间应 大致平行，即使变化也应该有个渐变的过程的原则，来分析初至时间拾取的质量， 并确定是否需要重新拾取。进入复杂山地以后，这个特性是否还存在? 我们的回 答是否定的。在山地，初至波不仅类型复杂多变，而且即使属于同一类型波，例 如，直达波，初至时间曲线也会由于地形的变化而十分复杂，相邻炮之间的曲线 其形状会有较大的变化，它们不会大致的平行。在这种情况下，我们用什么样的 方法来分析初至时间拾取的质量，是需要认真研究的。 2 2 目前静校正的对策 在复杂地区，静校正工作是十分复杂的。为了防止在这样一个复杂问题面前 变得束手无策，我们可以通过对实践的总结，归纳出从事实际工作时所要遵守的 几条经验，或者把它称为作业实施的原则。 ( 1 ) 没有一个统一的求解模式 复杂地区，包括沙漠、黄土塬、山地、戈壁、沼泽等多种类型的地貌，就静 校正问题而言，它们有着明显不同的特征，因此，必须分地区分类型的进行研究， 产生不同的思路，建立适应不同地貌的不同的静校正处理工作流程。 ( 2 ) 野外调查与室内计算机处理同时进行 静校正工作可以分为两部分，即野外调查与室内处理。野外工作是指围绕室 内静校正量计算所需要的一些基础数据的数据采集作业，例如地表露头剖面调 查，潜水面深度观测、小折射数据采集、微测井作业等等。通过野外作业提供的 基础数据，室内就可以建立近地表结构模型，从而进一步计算出各地震道的校正 量。我们必须高度重视野外调查工作，十分强调野外调查与室内计算机处理同时 进行。 。( 3 ) 多种静校正方法的有机组合和联合使用 1 在复杂地区，对于一个工区或者在一条测线上，地表条件会发生多种变化， 为此，我们必然是多种方法的联合使用，或者是多个静校正处理流程的联合使用。 也就是说，具体到工区的某一部分，有可能是某几个方法的联合使用，而到工区 的另一部分，有可能是另外几个方法的联合使用。这种类似于纵向和横向上的变 化，是完全必要的，在做好这种变化的同时，必须注意最终校正量的应用在平面 上分布的合理性，是有机的组合，不是粗糙的简单拼接。同时要处理好在衔接部 位总的静校正量值。 ( 4 ) 一般处理程序是先低频分量后尚频分量 静校正量一般可分解为低频分量和高频分量两个部分，在求解顺序上以及应 用顺序上，一般步骤是先低频分量，后高频分量。高程校正以及基于近地表模型 计算相对某统一基准面的校正量的方法，一般包含低频分量部分，因此总是率先 使用。有一个例外，那就是在山区，静校正可分两步走：第一步是作地形平滑线， 平滑线与实际地形高差不超过某一定值，例如2 0 m ，按一般方法进行“小静校”， 校正到参考面( 平滑线) 上；第二步是用浅层基岩速度填平参考面与基准面之间 的空间，进行“大静校”。这种例外是在地形高差很大的情况下发生的，与上面 所说的求解顺序并不矛盾，这时只限于小静校的计算。大静校与替换速度有关( 浅 层基岩速度) ，如何求取浅层速度，是做好大静校的关键步骤。 ( 5 ) 注重静校正量估算质量的检测方法 静校正方法很多，有时候对同一数据估算出的静校正量差别很大，由于因素 不单一，如果完全凭叠加效果来评估其质量好坏，就很难做出一个准确的评价。 因此，在研究静校正方法的同时，也必须同时发展静校正量的质量检测方法。有 的应用软件，在静校正量估算完成以后，将其结果用列表或曲线的形式输出，提 供给用户分析。静校正量分析，首先要分析低频分量，因为低频分量应与地表条 件的变化趋势周期相吻合。高频分量其变化过于频繁，分析起来十分困难，如果 与野外一个一个检波点对应检查，工作量很大，也很难做到。 ( 6 ) 完善层析反演近地表模型方法是今后发展的方向之一 走时层析反演是研究激发点与接收点之间介质特征的一种十分成功的方法， 当用其研究近地表结构模型时，对建立地表静校正模型是极其有利的。由于用于 静校正模型的深度一般在1 0 0 i n 以内，因此必须有近炮点附近的数据。在与深度 数值相当的炮检距长度范围内，数据越多，反演的精度越高，分辨率也就越高。 实践已经证明，走时层析反演近地表模型，是复杂地区建立近地表模型一种十分 有效的方法。可以预测，在今后几年这种方法将不断发展与完善，并在实际生产 中得到广泛的应用。 2 3 静校正处理流程分析 经过试验与研究，采用联合静校正方法能比较有效地解决复杂地区地震资料 中存在的静校正问题。它的基本思路是利用野外现在采用的整套技术，建立近地 表静校正模型，估算其静校正量( 包括初至折射波法) ，主要解决静校正量中的 低频分量；利用初至波剩余静校正技术求取静校正量的高频分量，特别是高频的 大的静校正量( 粗调) ；利用基于反射波自动剩余静校正模型，求取高频分量中 的小静校正量( 微调) ，由于它是在n m o 校正的基础上进行，因此它需要把叠加 速度分析与自动剩余静校正联合起来重复使用，即所谓的迭代方式处理。流程分 析参见图2 7 。 图2 - 7 静校正处理流程分析框图 1 4 第3 章基本静校正方法技术 3 1静校正的基本方法 静校正一般分为野外静校f 和剩余静校下。野外静校正主要是通过野外测量 得到的地形和近地表结构数掘进行静校正；剩余静校正通常在野外静校正之后， 对野外静校正校正不准或无法校正的部分进行静校正。 3 1 1 野外( 一次) 静校正 图3 1表层参数物理含义示意图 地形线；基准面；基岩顶面；反射界面； 0 一炮点；曼一接收点 o 野外静校正的依据通常是在野外直接测量得到的地表高程及由小折射和微 测井得到的近地表速度分布资料，根据这些资料得到的近地表结构，将炮点和检 波点校正到某个水平( 或光滑) 基准面上，它们对地震波的延迟相同，从而达到 静校正的目的。但当近地表结构剧烈变化或低速带厚度较大时，可能使由上述得 到的近地表结构与真实情况不符，从而对校正的结果产生影响。 静校正需要把所有地表因素统一于一个标准，以便于不同勘探区的连片处理 和成图。为此往往选择一个具有同一海拔高度的平面，通过静校正把所观测到的 波至时间都校正为在这个平面上的激发与接收。这个平面就叫做基准面。围绕基 准面，分别进行地形校正、井深校正和低降速带校正。 ( 1 ) 井深校正： 井深校正的目的是把爆炸点校正到基准面上来，用已知的表层参数资料和井 深资料。( 见图3 1 ) ，按下式计算井深校正值： 曲，。专吣”+ 扣 ( 3 一l 1 ) 式中是低速带的速度，y 是基岩速度，+ i l ，为炮井中低速带的厚度，| i l 是基 岩中炸药的埋置深度。 ( 2 ) 地形校正； 将并深校正后，已校正到地表面的炮点和检波点都沿垂直方向校正到基准面 上。由于静校正过程中，习惯上是把静校正值从观测时间中减掉，故一般规定， 观测点的位置高于基准面时的校正值为正。低于时为负。某炮某记录道的校正值 应等于炮点和接收点地形校正值之代数和。如图3 1 中炮点0 和接收点s 的地 形校正值可按下式计算： 缸矿去o 。“，) 式中，为炮点序号，为检波点序号。 ( 3 1 2 ) ( 3 ) 低速带校正： 将基准面以下的低速带岩层用基岩代替，这将因速度不同而产生时差，这个 时差就是低速带校正值。某道记录的低速带校正值等于炮点和接收点低速带校正 值之代数和： 叫，叫吉一争地畴一争 ( 3 - 1 - 3 ) 由于低速带的影响是使反射时间增加，静校正时是把这个增加的时间从观测时间 中减掉，故低速带校正值永远为正。 ( 4 ) 野外( 一次) 静校正量： 野外( 一次) 静校正量为井深、地形、低速带校正值的代数和： 缸尊_ f ，+ a f + _ r 0 ( 3 1 4 ) 如果用计算机进行野外静校正处理，只要将每个炮点、接收点的高程、低降 速带厚度、速度参数、井口校正等送入内存，程序按公式自动计算出相应的校正 量值并校正之。 3 1 2 剩余静校正 由于低速带的速度和厚度，在横向上的变化，使野外表层参数测量不准，或 无法测量，故使野外静校正后，爆炸点和接收点的静校正量还残存着或正或负的 误差，这个误差称为“剩余静校正量”。 从图3 2 中可看出：剩余静校正量主要包括两种成分。一种是在一个排列 内，炮点和接收点的剩余静校正量均为正或均为负，其平均值又曲线b 所示。这 种由衷层囚索在大范围内( 至少大于一个排列长度) 的变化所引起的时差，称为 “长波长静校正分量”，它构成剩余静校正量中的低频背景，如图3 2 中b 。在 进行共深度点叠加时，它不至于造成记录质量的显著下降，但却容易引起构造解 释上的错误。图3 2 中c 是由表层因素局部变化及观测误差所引起的时差。这 种时差在一个排9 0 内或一个共深度点道集内是随机出现的，其和趋近于零，故称 为“短波长剩余静校正分量”，它主要影响多次叠加效果，使水平叠加剖面质量 降低。图3 2 中b 与c 合成为总的剩余静校正量a 。 t = 0 t = o 图3 2剩余静校正量组成成分示意图 a 为剩余静校正分量：b 为长波长剩余静 校正分量；c 为短波长剩余静校正分量 剩余静校正与野外静校正有共同的目的，都是把炮点和接收点校正到基准面 上来，所以剩余静校正与野外静校正的基准面是一致的。但因剩余静校正量是由 野外表层参数测量误差造成的，所以不可能再用野外表层参数计算。只能设法从 记录中提取。由于一道记录中每一个采样点的静校正量都是相同的，因此，我们 可以找到一个静校正量为零的记录道( 如图3 3 ) 中的毛( f ) ，以这个记录道中 某个强反射层为标准，用互相关法求另一道x ，o ) 中同层反射波与它的相对时差， 若这个时差只是表层因素引起的，则它就是工，o ) 的绝对静校正量，如果毛o ) 和 工，o ) 是做过野外静校正的记录道，则这时差就是茗：( f ) 的绝对剩余静校正量，用 它对x ：o ) 进行静校正，即完成了z ：( f ) 的剩余静校正。我们将作标准的强反射层 1 7 x l ( t )x z ( t ) 图3 3共反射点道集中道间距相对时差示意图 石l ( f ) 道的静校正量为零；t 为工2 0 ) 道的绝对剩余静校正量 x - ( t )x t ( t ) 图3 4共炮点道集中，道间相对剩余静校正量t 示意图 1 8 称为参考基准面，选定作标准的记录道称为参考道或模型道。若工。( f ) 本身存在 剩余静校正量，则这个时差即为z ：o ) 对于o ) 的相对剩余静校正量，见图3 4 。 一道记录的相对静校正量中包括它对应的炮点和接收点的相对剩余静校正量。由 于短波长剩余静校正量在一个共炮j 占或芡深度点道集内足随机的量，故我们可以 采用剩余静校正量统计法和相关函数统计法分离出炮点和接收点的剩余静校正 量，求其二者的代数和，即得一道记录的剩余静校正量。 上述表明，通过把以基准面为标准转换为以强反射层( 即反射) 为标准，用 互相关法求相对剩余静校j 下量，并用统计法分离，最后可求出记录道的炮点和接 收点的绝对剩余静校正量，这就是自动统计剩余静校正方法的基本思想。 该方法应满足以下两个假设条件： 表层影响与检波点传播的射线方向和路径无关，即对地面某点来说，其 风化层的影响总取相同的值。如对某炮而言，该炮点处的表层影响，对接收该炮 的所有记录道都是相同的，对接收点而言，该接收点对于来自不同炮点的波的旅 行时的影响也是相同的。 测线上炮点或检波点的剩余静校正值是随机的，在一定范围内统计剩余 静校正值时其均值为零。 3 1 2 1 在共深度点道集内求取相对剩余静校正量 经过动校正后的共深度点道集，如果没有相对静校正量应该是相位对齐的。 但是，当道间存在相对剩余静校正量时，各道相位就对不齐了。如果能设法把共 深度点道集内各道记录的相位调整对齐再叠加，叠加效果就会更好。为了达到此 目的，我们可以在共深度点道集内选一个参考道，用互相关法求取各道相对于参 考道的相对静校正量，并将各道相对参考道进行静校正，然后叠加，即可改善共 深度点道集的叠加效果。具体步骤如下： ( 1 ) 参考道的形成 要把共深度点道集内，各道相位调齐，必须有一个作标准的参考道，那么， 在共深度点道集内，以哪个道作标准为最佳呢? 由图3 5 中可看出：由n 道组 成的共深度点道集记录( 图中n = 6 ) 对应着2 n 个地面点，这2 n 个地面点的剩 余静校正量之和趋于零，满足假设条件b ，故用共深度点叠加道作参考道最 为合适。参考道的形成方法是把属于同一个共深度点的记录，在给定的时窗范围 t 。t l 内，把各道记录的振幅值，按时窗内采样点的顺序对应相加，即可得该 1 9 共深度点的参考道，或称模型道。其数学表达式为： _ ) ，t 。亩荟 ( 3 一l 一5 ) 式中y 。为参考道；。为共深度点道集内的记录道；n 为共深度点道集内序号， n 为覆盖次数；k - l ，2 ，m 为时窗内采样点顺序号；m 为用采样点个数表示的时 窗长度，m - t 。一t 。 -tt j 1 2 施检技解孽l 埔，t 埔埔z iz t 薹1 墟植杖序庠哮iz- 蕾业息棱麓赢辟弓ll 图3 5单边六次覆盖观测系统。 图中共取反射点道集y 化1 对应1 2 个地面点 ( 2 ) 用相关法求取共深度点道集内各道的相对剩余静校正量 互相关求时差法是用给定的时窗段范围内记录道的波形与参考道的波形以 一系列的时移值f 进行互相关运算，得到一组互相关函数值，当两波主极值 对齐时，两波相似性最好，这时互相关函数具有最大值，此时时移f a = f f _ 称为两波形的相对时差，其计算式为 ，、黾 p ) 。荟。y t ( 3 一l 一6 ) 其中，勺p ) 为互相关函数，七为相关时窗内采样点的顺序号，m ，为相关时窗内 采样点总个数，f - 0 ，1 ，2 ，r ，r 为给定的用采样点个数表示的互相 关最大时移。r 为工区中最大可能的剩余静校正量，一般不超过有效波的半个周 2 0 期。用上述方法求出的f 一，即为记录道相对于参考道的相对剩余静校正量， 用该校正量对各道进行静校j 下，称为线性剩余静校正，可改善叠加效果的质量， 但该作法人为因素较重，不适合高精度资料处理。 在形成参考道时，当记录道不够多时，统计效果不佳，参考道仍残存有剩余 静校正量，而且，在时日j 剖面上，各共深度点叠加道的剩余静校正量不同，使反 射同相轴不光滑，为此还须对参考道进行加工，加工的方法有混波、组合、三道 相位均匀化等。对于所提取的相对静校正量，还须用时差统计或相关函数统计法 提取各道的绝对剩余静校正量并校正之。 3 1 2 2 用统计分离法计算各道的绝对剩余静校正量 ( 1 ) 时差统计分离法： 该方法是把每个记录道相对自己