复杂工程地震勘探中剩余时差的校正方法

复杂工程地震勘探中剩余时差的校正方法

1工程剩余时差的存在原因基于工程地震勘探剩余时差校正的理论方法，提出了基于油气勘探剩余时差校正的问题，但由于研究对象的不同，出现了不同的问题。石油勘探中勘探深度远远大于炮间距,这个假设在浅层勘探中一般是不成立的;在地面起伏不大的情况下,工程勘探一般不做静校正处理,由于工程勘探深度较浅,浅层介质横向多变性严重;因此剩余时差在工程勘探中也是存在的。工程中的剩余时差主要为随机性的剩余静校时差与带双曲线规则的剩余动校时差和倾角时差,对于随机性剩余时差与带双曲线规则剩余时差都有很多消除的方法技术。在油气勘探剩余时差处理方面,聂碧勋在文章中目前针对复杂工程勘探条件下各种时差的影响分析不多,大多发表的文章把剩余时差都视作单一成分进行直接校正,然而各种剩余时差成份是同时并存的,这就要求对时差分步分类处理。2复杂条件分析工程环境复杂性主要分为两部分:地表复杂与地下结构复杂。而地表复杂包括地形起伏与噪声复杂,地下结构复杂则包括地下低速带横向多变与地下构造的弯曲多变,只有研究分析这些复杂条件与各类剩余时差的关系,才能采取不同的校正方法消除剩余时差。剩余时差主要有三种成分构成,即静校正剩余时差、动校正剩余时差和倾角时差。2.1参数不准确对表层静校正速度和参数取得方法的影响在地震勘探中剩余静校正时差一般指一次静校正残余值,这些残余值是由静校不准引起的,地表参数和速度是表层一次校正的重要参数。在油气勘探中,表层静校正量获取方式主要为微地震测井,不需转换相对准确。而在工程勘探中,一般通过直达波等提取表层速度,而且表层静校正速度和表层参数获取方法的选择以及参考点数量都无法和石油勘探相比,下面以地形校正中检波点高程误差为例说明参数不准确对工程勘探的影响远大于石油勘探。假设地形校正参数为h,其误差为Δh,则检波点地形校正的误差为Δh,石油勘探中所谓浅层比工程勘探的浅层深得多,自然表层v2.2剩余动校正量计算在工程地震中,由于复盖次数低,地质构造十分复杂的情况下,难于获得正确的叠加速度,离散插值速度与叠加速度一致性差,动校正后一定存在剩余动校正量。假设以v其中,h为界面深度,v反射界面上覆层速度,s为炮检距。在石油勘探中2.3地层倾斜剩余差倾斜地层按照水平地层校正所带来时差:其中s为炮间距,V为上覆层速度,h3剩余动校正误差的消除剩余静校正量是低速带和地形引起的,剩余静校正时差所造成的位移对整道地震记录各个层位而言都是相同的,即剩余静校正时差在时间轴上为一个常数。如果构造较为简单,则在层速度正确的情况下,速度插值得到的速度界面与构造界面相符,则不存在剩余动校正量,只有弯曲界面才存在剩余动校正量。倾角时差是由于倾斜界面以水平界面的动校正公式进行校正所带来的误差,则可以说只有倾斜界面才存在倾角时差(图1)。对于a层界面的剩余时差有:δt对于b层界面的剩余时差有:由于静校正量对于时间变量为静态量,即:δt其中δt因而在剩余时差校正中应该先除去a、b层界面中共有的剩余静校正时差δt3.1时间函数的定义几乎所有的剩余静校正都是以下述假设为前提的:一是在给定的地面位置上,剩余静校正值不是一个时间的函数,即它与射线的方向路径及到达先后无关。二是剩余静校正值是距离x的随机函数,它在剖面上是随机分布,均值为零假设对于第i炮第j接收道的记录其剩余静校正时差T即:T对于检波点j,有m个炮点共用,因此:由于炮点的剩余静校正时差S同理对于炮点剩余静校正时差有:3.2剩余时差校正时差与倾角时差在消除由地形起伏与低速带引起的剩余静校正量后,剩下的剩余动校正时差与倾角时差是由地下构造弯曲引起的。由于界面的弯曲程度不同,因此不同界面存在的剩余动校正时差与倾角时差不同,同一界面不同部分其剩余动校正时差与倾角时差也有可能不同。所以,剩余动校正时差与倾角时差是不能炮检分离统计的。由公式(1)与公式(2)可知,剩余动校正时差与倾角时差均与x在工程勘探中炮检距较小,双曲线法则不是十分明显,如果对于所有共中心点记录都用双曲线拟合的方式求取时差计算量将十分巨大。因而本文在文献[8]倾角模型道法剩余动校正拾取和消除的基础上,考虑了文献[9]剩余动校正量为一个与炮间距有关的双曲线函数,本方法提出基于剩余动校正为与炮间距有关的双曲线函数,炮间距较小的剩余动校正时差较小,即更接近零基线,因而在倾角模型道法求取模型道时可以按不同的炮间距加不同的权重,从而增加模型道的准确性。以某一CMP道集为中心,沿着倾角方向,向前向后各取M/2个CMP道集,则该模型道函数为:其中x4双曲线剩余时差校正在图2(a)中,可以看出水平层的剩余时差主要为剩余静校正量,但弯曲界面的剩余时差较为复杂,除了剩余静校正量,还存在由于动校正不足的剩余时差和倾斜界面共反射点分散的剩余时差。因此首先考虑利用第一层水平层消除两层同时存在的剩余静校正量,得到图2(b)。放大图2(b)中同相轴框可以看出,虽然主要剩余动校正时差已经消除,但同相轴并没有完全拉直,还残留着略微带双曲线弯曲的时差,可以看作这是剩余动校正时差与界面弯曲时差引起的共反射点分散时差的叠加。所以可以用上文的双曲线剩余时差校正方法来消除这个时差,得到图2(c)。由图2(c)可以看出时差基本消除,同相轴被拉直。图3为图2的叠加效果图,可以看出未作剩余时差处理的图3(a)同相轴犬牙交错,子波比较宽,而经过剩余时差校正获得图3(b)同相轴变得比较光滑并且子波明显比未处理前的要窄。5水平层位的确定在工程实际资料处理中,由于层位多并且杂乱,如果细分层位处理,会使工作量成倍增加。而且工程勘探中完全水平层位十分罕见,因此,选定某一连续性较好,起伏不大的层位代替水平层位。由图3可以看出,图3(b)中经过倾角模型道剩余时差静校正处理的层位,即图中虚线标出的层位,与图3(a)虚线标出的层位相比,剖面目的层更连续清晰,能量更为集中,深部同相轴更丰富连续。6剩余时差校正1)在工程地震勘探剖面中,标准的水平界面是不存在的,为了满足本文方法要求,可以用起伏不大的倾斜反射界面代替,也可以从多个界面中提取水平部分代替本文中水平界面。2)在工程勘探中,存在低速带与勘探层速度差异不大的情况,即低速带速度不满足远远大于勘探层速度,这时剩余静校正的两个前提假设是不成立的,射线倾角不能忽略,深浅层的剩余静校正不同,因此剩余静校正要分层统计,但在误差允许范围内,可以用某一层的剩余静校正量代替邻层位的剩余静校正量。3)由于工程勘探测线短,覆盖次数低,所以当地表起伏较大,地下结构复杂时,地震记录质量较差,如果直接进行炮检分离统计,地震剖面会出现交错现象,统计效果不理想,可以先求出记录道与模型道时差,用一定比例的时差直接进行一次校正,再求模型道提取时差进行炮检分离统计。4)在工程勘探中由于排列短,复盖次数低,CMP道集数少,如果模型道只使用单个CMP点进行叠加统计,则统计效果差。为了改善统计效果,可以把邻近的模型道通过加权方式叠加进行统计,如公式(3)。但当界