折射波相对时延法

折射波相对时延法

静校正是提高地震图像质量的重要技术，也是复杂近地表地震数据处理的技术难点和研究重点之一。时延法是常用的折射波反演和折射初至静校正方法之一。Gardener于1939年提出时延法,Barthelmess、Wyrobek、Bernabini、Clement等人对该方法进行了发展和完善时延法在假设折射层速度横向变化不大和折射层顶面起伏不大的情况下,同时计算出炮点和接收点的延迟时间,但计算炮点和接收点延迟时间存在“此消彼长”的问题。与其它绝对折射静校正技术一样,时延法也需要追踪同一折射层和拾取真正的初至走时,那么对于难以追踪同一折射层的地震记录,时延法的应用就受到限制。尽管现有相对折射静校正方法不需要追踪同一折射层,但不能考虑折射层速度的影响。为了解决时延法计算炮点和接收点延迟时间存在的“此消彼长”问题,以及折射界面起伏变化大和折射层速度横向变化大、同一折射层难以追踪等困难,本文提出了相对时延法(Relativedelay-timemethod,RDTM)。相对时延法也可认为是相对折射静校正技术的一种。它利用相邻地震道初至时间之差值,把炮点和接收点的延迟时间进行分离,分别独立计算相邻接收点之间的延迟时间和相邻炮点的延迟时间以及折射层的速度,并通过控制点上的基准面静校正量获取炮点和接收点的基准面静校正量。分别用时延法和相对时延法对模型合成数据和实际资料的处理结果表明,相对时延法计算结果更加准确,对近地表条件复杂地区折射界面起伏和高速折射层顶界面速度变化等复杂情况适应性更强。1检波点延迟时间及高速折射层慢度的时延法如图1所示,当折射层速度为常数且顶面水平时,在炮点S其中:若有m个炮点,每炮n个检波点,将有m×n个形如(1)的方程,这样就形成下列矩阵方程:其中:T各个炮点检波点对的折射走时组成的向量,求解(2)式就可以得到各炮点和检波点所对应的延迟时间以及高速折射层慢度,若知道上覆低速层速度,就可把延迟时间转化成低速层厚度。这就是常规的时延法。当折射层速度和顶界面深度变化较大时,如图2所示,上述方程则不严格成立。若在S其中:在共炮点道集,各个相邻检波点折射走时之差都有消除了炮点延迟时间的方程(3)。在R其中:上式最后一项是对慢度的约束项;λ是约束系数;L是二阶差分拉普拉斯算子,L=(-1,2,-1);w其中:ΔT是相邻检波点的折射走时之差及零组成的向量,同样,在共检波点道集,相邻道走时之差可以消除检波点处的延迟时间,利用上述方法,就可以建立求炮点之间的相对延迟时间的方程。分别独立求解在共炮点道集和共检波点道集建立的上述方程,就可获得相邻检波点间的相对延迟时间、相邻炮点间的相对延迟时间和高速层速度。2相邻两条相邻折射时差的公式如果直接拾取了折射波的初至时间,就可以用下式求取相邻道之间的初至走时之差:其中:3静校正量计算利用计算出的相对延迟时间,由已知点的基准面或浮动基准面静校正量可以求出其余点的基准面或浮动基准面静校正量式中dT当知道两个及以上点的静校正量时,利用类似于基点网平差的方法得到相邻已知静校正量点之间的所有点的静校正量。例如当已知j点和k点的静校正量T4配时延法和相对误差本文用上述的时延法和相对时延法对理论模型合成数据进行了试验。图3是低速层速度横向变化高速层速度不变的理论模型。模型由三层介质组成,长20000m,厚度约5000m。在6000m以左地表水平,以右地表起伏,高程差最大可达150m。上层为低速层,速度在400m/s左右到1000m/s左右之间变化;中间层水平,速度为1500m/s,厚度为950m;第三层是速度为3000m/s的均匀层状介质。图4(a)是合成的炮点位于图3红色三角形处,以20m为道间距,从7500~13500m的单炮记录,可以看出,地表起伏和低速层速度变化对初至波和反射波走时有明显的影响。图5(a)是分别用时延法和相对时延法计算的该炮各接收点上的时间延迟与理论值的比较,相对时延法计算出的延迟时比时延法计算出的延迟时更加接近理论值。图5(b)是时延法和相对时延法计算结果的相对误差,整体来看,相对时延法计算结果的相对误差比时延法的更小。图6(a)是分别用时延法和相对时延法反演出的第二层的速度与理论值的比较,相对时延法反演的结果虽然有所波动,但是总体而言,比时延法反演的结果更加接近理论值。把7500m处和13500m处的静校正量作为控制点上的已知静校正量,把计算的相对时延转换成绝对静校正值。图6(b)是时延法和相对时延法反演出的第二层的速度的相对误差。从图6(b)中可以更加明显的看出,相对时延法反演的第二层的速度的相对误差更小,其结果更加接近理论值。图4(b)和图4(c)分别是使用时延法静校正后和相对时延法静校正后的单炮记录,可以看出,使用两种静校正后,地形起伏和低速层速度变化对反射波和初至波的影响得到了明显消除,但相对时延法静校正后的结果更好一些。图7是低速层速度和高速层速度同时横向变化且高速层折射界面起伏的理论模型。该模型除了第二层的速度在1600m/s左右到2400m/s左右之间变化和顶界面起伏,其余部分与模型1相同。图8(a)、(b)、(c)分别是静校正前的单炮记录、时延法静校正后的单炮记录和相对时延法静校正后的单炮记录。图9(a)是分别用时延法和相对时延法计算的该炮各接收点上的时间延迟与理论值的比较,相对时延法计算出的延迟时比时延法计算出的延迟时更加接近理论值。相对时延法计算出的静校正量比时延法计算出的静校正量的效果也更好。图9(b)是分别用时延法和相对时延法反演出的第二层的速度与理论值的比较,相对时延法反演的速度十分接近理论值,而时延法反演的速度依然是常速。5叠加剖面对比对中国新疆某戈壁区块的地震资料进行了静校正处理。该区域地表起伏较大,低速层较厚,资料的信噪比也很低。使用初至层析成像方法图11、12和13分别是静校正前和利用时延法静校正及相对时延法静校正的叠加剖面。对比发现,静校正前剖面上,在CDP250至CDP345之间,时间2000~2200ms间的同相轴很模糊,时延法静校正剖面能够显现出连续同相轴,相对时延法静校正剖面的同相轴更加清楚,连续性更好,剖面质量得到了很大提高。这表明相对时延法解决复杂地区的静校正问题的良好效果。6理论模型和实际资料处理的效果本文提出了一种折射波走时