一种近地表速度场的时间场校正方法

一种近地表速度场的时间场校正方法

0区域越来越复杂的区域随着石油工业的快速发展，地震勘探区变得越来越复杂，比如黄土源、山脉、戈壁、沙漠等。复杂地表地震勘探面临巨大的难题,尤其是静校正问题1高阶有限差分波场延拓实现的具体过程高阶有限差分法波动方程基准面校正保持了波传播的动力学特征,在利用层析反演得到近地表速度模型的情况下,可以同时消除地震数据中的长、短波长校正量式中,对式(1)中的t进行傅里叶变换,可得:利用式(2)可以得到单程波延拓方程:把式(3)展开,并整理后得到:类似的可以得到三维波场延拓方程:式(4)和(5)可以利用差分法或者其他方法求解波场。为了适应地表倾角比较大的实际情况,求解波场时增加展开的项数,用高阶有限差分求解波动方程,提高求解波场的精度,使其满足复杂地表勘探条件。本文的频率域高阶有限差分波场延拓实现的具体过程:(1)把地震数据分选成共炮点道集,在已知的近地表速度模型中拾取1个合适的高速顶,从第一炮中具有最高高程的检波点开始向下延拓,延拓1个步长Δz后累加z-Δz处的波场值,延拓结果为p=p(x,z-Δz,ω)。利用累加结果的波场值按照同样的延拓方法,用相同的延拓步长,直到把第一炮的各个检波点都延拓到高速顶,这时第一炮的检波点向下延拓结束。(2)选定一个合适的近地表低速带的填充速度,一般为高速顶速度,采用相同的延拓步骤,用填充速度把炮点向上一步一步延拓到基准面上,这样就完成了第一炮的检波点基准面校正。(3)把地震数据所有的炮按第一炮的要求做完检波点基准面延拓校正,然后把地震数据分选成检波点道集,用同样的延拓方法对炮点进行基准面校正后,数据就从原来的观测基准面延拓到了新的基准面上。本文的高阶有限差分波场延拓静校正方法具体操作步骤如图1所示。2地表模型正演频率域高阶有限差分波动方程延拓一般分为2步来实现。第一步是在共炮点道集上将各个检波点延拓到基准面上;第二步是在共检波点道集上将各个炮点也延拓到同一个基准面上。这2步延拓过程其实包括了基准面校正的2个方面:(1)利用层析反演的近地表模型剥去地表低速层;(2)用高速层的速度(一般情况下)作为高速层到基准面的填充速度把检波点和炮点都延拓到基准面上。地表剧烈起伏的理论速度模型如图2所示,模型1共设计了3个高速层反射界面,其中包括一个凹形反射界面,速度依次为2500,4500,5500,6000m/s。速度模型横向表示是测线或者排列方向,单位为千米,纵向是深度坐标,单位为千米。模型炮记录及不同的基准面校正结果如图3所示。利用图2的速度模型用声波方程正演,获得地震数据记录。地表起伏最剧烈的区域的一个炮记录如图3(a)所示,图3(a)正演炮记录了图2的炮点位置,波场延拓基准面校正时,为了方便延拓结果与高程校正结果对比,填充速度选择了2500m/s。从图3(a)可以看到,由于地表剧烈起伏对地震波传播的影响,反射波同相轴显示出了明显的非双曲线特征。高程校正后如图3(b)所示,反射同相轴变得比较连续和光滑,同相轴比较接近双曲线特征,图3(c)是波场延拓基准面校正结果,图3(d)是在水平基准面上进行正演的标准记录。通过对比图3(b)、图3(c)和图3(d),可以发现3个炮集记录零偏移距反射振幅都在相同的时间线上,约1640ms。而最大偏移距上图3(b)与水平地表正演记录图3(d)相比,反射振幅同相轴却相差140ms,而且2个同相轴的交点不在同一个空间位置,大约也相差100ms,交叉的角度大小也不一样,而图3(c)与图3(d)的同相轴相比几乎没有时差变化,2个同相轴相交的空间位置相同,交叉的角度大小也一样。这就证明了变时差基准面延拓校正的正确性,以及与高程校正相比的优越性,这一点可以在非零炮检距剖面上观察更加清楚,模型非零炮检距单次覆盖剖面及不同的基准面方法校正结果及非零偏移距为3km的单次覆盖剖面如图4所示。模型正演的非零炮检距剖面及不同的基准面校正结果如图4所示,同样可以看出,延拓校正的结果图4(c)比高程校正的结果图4(b)更加接近标准记录图4(d)。高程校正与波场延拓静校正校正量差异对比如图5所示。图5中的G由图5可以看出,高程校正明显不足。因为高程校正只是解决了高程差造成的那部分校正量,波场延拓静校正不仅能解决高程差造成的那部分校正量,而且可以解决低降速带造成的地震波传播时差,也能根据波场的传播规律解决常规静校正中因不垂直地表出射的那部分静校正量误差,同时可以解决静校不静等问题。3实验数据及模型的延拓能力为了进一步试验频率域高阶有限差分法波场延拓基准面校正方法的可行性,将本文介绍的波场延拓基准面静校正技术在实际资料中进行了应用试验。第1个实验数据地表相对平坦,速度横向变化不大;第2个实验数据是速度横向变化剧烈,低降速带厚度变化大,但高速顶界面清晰的复杂近地表模型,采用傅氏域高阶差分延拓方法进行延拓。波场延拓静校正前首先在炮集上进行整个工区的初至波拾取,然后利用拾取的初至和地表信息进行层析反演,反演后获得近地表速度模型,近地表速度模型如图6所示。3.1静校正前后效果对比从图6速度模型可以看出地表起伏不大,但近地表速度横向变化大,低速带厚度变化大,高速顶界面与低速带界面清晰,这种地表相对平坦,但高速层厚度和速度变化相对较大的工区也适合用本文介绍的高阶有限差分波场延拓校正。用这个速度模型进行常规静校正和本文介绍的波场延拓静校正方法实验(图7)。图7中的2种静校正方法,无论是常规静校正后炮记录图7(b),还是波场延拓静校正后炮记录图7(c)与静校正前地震数据炮记录图7(a)相比均有一定的静校正效果。有效信号同相轴静校正后都变得更光滑、更清晰,尤其是波场延拓静校正后的静校正效果更加明显。静校正前后速度谱分析对比如图8所示。通过速度谱分析对比可以发现,静校正后速度谱上能量团更加集中,速度趋势更加明显,速度谱右边的大道集上同相轴更加清晰明显,尤其是图8(c)波场延拓静校正后速度谱上同相轴比图8(b)常规静校正后速度谱同相轴更清晰。这说明波场延拓静校正后使有效信号,更多地实现了同相叠加,能更好地达到静校正的目的和效果。图9(a)是图7(a)地震数据静校正前原始叠加剖面,剖面上看不到明显的反射波同相轴。图9(b)是图7(b)常规静校正后叠加剖面,图9(c)是图7(c)波场延拓静校正后的叠加剖面,静校正后地震数据信噪比和分辨率有了明显的改善,有效信号同相轴变得更加清晰,尤其是波场延拓静校正后效果更加明显,对比图9(b)和图9(c)可以看出,波场延拓静校正后的叠加剖面上2200ms处及其2300ms以下的有效信号同相轴的更加光滑清晰,同相轴连续性更强。叠加剖面上静校正分析结果与图6、图7的静校正分析结果相吻合,这就充分证明了波场延拓静校正的优越性。3.2静校正效果分析近地表速度模型如图10所示,不同静校正处理后的炮记录效果对比如图11所示。图10示出了另一块复杂地表三维地震数据的近地表速度模型图。从速度模型上观察:近地表情况比较复杂,这类近地表条件采用常规静校正方法计算精度较差,很难满足地震资料处理对静校正的要求。从图11和图12分析看,地下构造也相对复杂,构造起伏较大。对比图11(a)和图11(b),波场延拓静校正后的炮记录上同相轴更清晰光滑,炮集上观察有效信号信噪比较高,线性干扰减弱,其主要原因是延拓速度是反射波的传播速度,而非线性干扰的传播速度,所以延拓后线性干扰能量减弱,但是静校正效果的好坏最终还是要看叠后静校正效果图。图12是这个工区的静校正叠后效果对比图,