《静校正方法》PPT课件.ppt

1、第一节 概述,静校正是陆地地震资料常规处理流程中必不可少的一环。在我国西北地区，地表条件比较复杂，静校正问题尤为严重。目前地震勘探的重点主要在我国的西部, 在这些地区静校正问题严重制约着地震勘探的效果，解决好静校正问题具有重要的理论意义和实际意义。,静校正方法从所采用的信息源头来分 大致可分为三类： 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

2、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，但不能在正常生产后再去进行；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（记录磁带）送往处理中心进行处理时，也必须同时提交野外静校正量数据。属于这一类的静校正量估算方法有：高程校正、基准面校工、模型静校正、沙丘曲线静校正。应该说，这是静校正方法中最基本的方法，即使是属于第二类中的一些方法，其中有些方法最终也提供一个近地表模型，然后才去计算静校正量，从而也转到这一类的算法中来。,第二类:信息源来自于正常生产地的初至信息 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，进人复杂山地以后，初至波信

3、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。利用初至信息估算静校正量的方法为数众多，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。,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。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

4、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。,静校正方法虽然为数众多，但目前仍然是地震勘探方法中的研究热题。这是因为进人复杂地区以后，由于条件的错综复杂、多变，静校正方法很难适应；另外，复杂地区地震数据信噪比低，有些静校正方法的应用

5、受到了限制；第三是在复杂地区，静校正问题已成为制约地震数据处理成果品质提高的重要因素。因此，今后较长的一段时间内，静校正方法的研究仍然是一个重要的课题。预计在以下几个方面将会有一些较好的研究成果：,（1）近地表模型的调查与研究包括野外观测方法与室内处理方法。着重要解决的是折射波界面极不稳定的、初至波信息十分复杂的情况下，近地表模型的调查与建立的有效方法，提高模型与实际情况的吻合程度。,（2）在算法上，一个是走时层析反演技术的发展与完善；一个是非线性系统的引入和对非线性算法的研究；而另一个是迭代运算的效率。在地球物理方法上，探索多波多分量信息的运用，扩大用于静校正量估算所用的波的类型。,（3）伴

6、随着地震数据的高分辨率处理，要研究前面提到过的“静而不静”的问题以及解决问题的办法。由于低降速带界面不明显或者不存在，浅、中、深反射到达地表时在地表层内路径不同，导致了浅、中、深反射应有不同的“静”校正量。 （4）从静校正量的精度出发，考虑高分辨率资料处理的需求，不能忽视频率与静校正量之间的关系，进行分频静校正，要研究与分频静校正相适应的处理流程。,（5）静校正量在基准面的选择，在复杂山地是一个不可忽视的问题，伴随而来的若替换速度选择不当，会使问题变得更加复杂。基准面与速度分析、动校正、叠加成像和偏移成像都有紧密的关系，如何处理是不可忽视的一个研究课题。从静校正角度出发，静校正量越小越好，理应

7、为地形线的平滑线，但这为速度分析、叠加和偏移成像带来困难。浮动基准面采用了折衷的办法，但一到复杂山地，很难满足浮动基准面的两个基本条件。因此静校正量基准面的选择，在复杂山地是一个很难确定的问题，主要应以叠加效果为主，兼顾偏移的需求。,（6）为了适应多波多分量地震勘探技术发展的需求，横波静校正方法的研究与应用，已逐渐提到议事日程上来。横波速度和频率均比纵波要低，在表层结构模型传播的过程中，必然表现出与纵波有其不同的特征，应当有适应横波特征的静校正量方法。完全采用与纵波相同的静校正量方法估算静校正量，其精度很难满足横波静校正的要求。另外。目前普遍采用纵波震源激发、在界面上发生波的转换，在地面接收横

8、波。这就是说，射线向下是纵波，向上是横波，炮点是纵波校正量，接收点是横波校正量。我们必须研究与此相适应的静校正方法。,（7）初至拾取的方法很多，常用的有相关法、最大振幅法、能量比值法等，应该有一整套的质量控制方法，如坏炮、坏道判断的QC手段；炮点偏离判断QC手段；判断观测系统定义QC手段；检查初至抬取质量QC手段；分析静校正量分布特点QC手段；适应干视速度突变的QC手段；分析和判断静校正量计算结果的QC手段。初至抬取的质量，是采用初至信息求静校正量所有方法的基础，初至时间拾取不准，其方法成果必然失败。,静校正方法很多，归纳起来主要有以下三大类 第一类是基于模型和高程为基础的静校正计算方法。 （

9、1）基准面校正；CMP叠加参考面校正；低降速带底面校正。 （2）控制点数据线性内插法（微测井、小折射方法等建立控制点数据）。 （3）沙丘曲线法（根据沙丘厚度在延迟时曲线上找到对应的延迟时，计算静校正量）。 （4）相似系数法。 （5）数据库法（建立导线成果、浮动基准面高程、地表高程、小折射成果、高速层顶深度、潜水面深度等数据库）。,第二类是基于生产炮初至信息为基础 （1）基于折射原理的方法： 斜率、截距时间法，包括单倾斜和多倾斜折射面； 合成延迟时法，包括ABC方法、FARR显示方法、相对延迟时法、绝对折射静校正、 合成延迟时法（DRS）； 时间深度项法或称为互换法，包括GRM、EGRM、ABC

10、D法、相对折射静校正（RRS）、相遇时间法等； 回折波和折射波连续速度模型反演静校正方法； 迭代反演低降速带厚度法静校正（假设v0 已知情况下 ）； 折射分析射线反演静校正方法；,（2）基于其它原理的方法： 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（GLI）、模型反演、数值等效法等； 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； 多域正交迭代； 回折波层析成像法静校正； 全差分法。,第三类是基于生产炮反射波信息 （1）最大叠加能量准则法（二阶差分法等）， （2）相关法求静校正量，包括MISER（与模型道相 关）、SATAN等。 （3）模型迭代法（求长波长分

11、量静校正等）。 （4）其它高级算法包括蒙特卡罗迭代法、遗传算法、阻尼LSQR算法、高斯赛德尔迭代算法等。 （5）波动方程延拓静校正方法。,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。近几年随着勘探战场的转移，进人复杂地区工作，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

12、项具有较高难度的艺术；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和对静校正问题有较高的造诣。只有这样，才有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。,第二节 参考面与野外高程静校正,在讨论静校正量的拾取、计算、解释、应用时，与所选用的参考面位置有关。参考面的选择不仅影响计算出的静校正量值的大小，而且还涉及到使用的计算方法是否正确，最后用于解释的成果是否准确。我们常用的有以下三个参考面。,一、CMP叠加参考面 数据采集是在地面上进行的，炮点和接收点均在地面上（利用井口时间，将井中激发点校正到地面上）。但在

13、数据处理中，有些处理方法，如速度分析、动校正、叠加等，都与双曲线的定义有关，只有地面水平，并且低降速带没有横向变化，共深度点时距曲线才可近似地认为是一条双曲线。为此，我们必须在一个或相邻几个CMP道集的炮点和接收点所涉及的范围内，确定一个时间地形平均面。我们取各炮点与接收点，利用高程和低降速带的厚度和速度计算出的校正量的平均值，作为这个时间地形平均面的统一校正量。如果用炮点和接收点校正量与这个平均校正量之差对相应的道进行校正，就相当于把炮点和接收点分别校正到这样一个水平时间地形平均面上。在这个面上，时距曲线可近似地认为是双曲线，可进行速度分析、动校正与CMP叠加，因此这个面被称为CMP叠加参考

14、面。由于各CMP之间地面位置覆盖范围是部分重叠的，且面是以时间表示的，在一个或相邻几个CMP道集范围内是水平的，不同的CMP道集之间这个面是随着CMP的位置（地形面）而浮动的和重叠的，因此这个面有时又称为水平浮动平滑时间地形面。 CMP叠加参考面是处理中经常使用的一个参考面，尽管在模型机制上它并不实际存在，用图形也难以描绘出来，但在CMP叠加处理方法流程中以及其它方法流程中，建立这样一个参考面是十分重要的。,一、低降速带底面 低降速带底面，又称风化层底面，在分析问题时，我们有时要用到这个面。风化层可以是层状结构，每一层的速度和厚度无论在垂向或横向上都是变化的。实际使用时通常是1至3层，最多不超

15、过5层。风化层的总厚度定义为从地形面到最下面一层的底面之间的垂直距离。一般情况下，低降速带底面与地形面之间是不平行的。 低降速带底面是实际存在的一个面。野外进行小折射测量，就是追踪这个面，室内处理也希望能解释出这个面的准确位置，但实际应用中困难较多。不少的静校正处理方法是针对这一点而设计的。,一、基准面 基准面是用户在一个工区内所选用的参考面。当地表高程变化不大时，基准面采用水平面，如华北、东北地区一般都采用水平面；当地表高程变化较大时，如我国西北某些地区，就不宜采用水平面作为静校正基准面，而可选用接近地表的倾斜面甚至曲面作为静校正的基准面，在这种情况下，最终处理后的地震剖面上构造形态会产生畸

16、变，因此在解释之前要进行地表空间校正处理。 基准面的选择是一件十分重要的工作，针对不同的地表结构，基准面的深度有其最佳的位置，我们可以根据静校正量的精度要求，来确定基准面深度的选择范围。在计算基准面静校正量时，我们假设地震波在地表和基准面之间是上下垂直传播的。但实际情况并非如此，射线与垂直线呈一定角度出射，铅垂线与斜线长短之差，就是我们计算基准面静校正量之误差，这个误差与低降速带的厚度，炮检距的大小有关。根据误差的计算公式，针对某一地表模型结构，就可确定出基准面深度的最佳位置。如果基准面选择合适，我们就可以把基准面校正误差控制在一定范围内，这个范围一般取反射波的1/4视周期。这个误差由自动剩余

17、静校正程序进行进一步校正处理。 基准面的深度直接影响反射波的自激自收时间to值，对速度分析和动校正都有较大的影响，为了减小这种影响，所选基准面越接近地表越好。另外，基准面的选择对构造偏移位置也有影响，这是因为静校正的应用改变了偏移的起始点。,四 浮动基准面静校正 由于现有的一些地震资料处理方法（例如动校正、叠加、DMO和偏移）均是建立在平面接收面的假设条件上的。这样就要求在处理时，其接收面为一平面，起码在一个排列长度内可以近视作为一平面。因此，对于像山地这样复杂的地表情况，必须首先确定一个相应的比较平缓的浮动基准面，并把野外数据校正到这个平面上（野外高程校正）。,浮动基准面除了较平缓外，还要求

18、尽可能接近地面，这是要求比由于最小静校正量和最小速度误差两个方面的原因。,处理要点,适当做非地表一致性静校正,选择合理的浮动基准面,做好折射波静校正,做好反射波静校正,做好速度分析,选择合理的切除参数,恰当地做叠前去噪,现有的一些地震资料处理方法（例如动校正、叠加、DMO）均是建立在平面接收面的假设条件上的。这样就要求在处理时，其接收面为一平面，起码在一个排列长度内可以近视作为一平面。因此，对于象山地这样复杂的地表情况，必须首先确定一个相应的比较平缓的浮动基准面，并把野外数据校正到这个平面上，即野外高程校正。,最小静校正量,野外高程校正量,hs和hr分别为炮点和检波点所在地表到浮动基准面的垂直

19、距离，v为替换速度。,最小速度误差,最小速度误差,在浮动基准面上观测到的速度与实际速度（从地表观测到的速度）就有所差异,vs和vf分别为实际速度和在浮动基准面上的速度，t0为野外高程校正量，t0为校正前的自激自收双程反射时间。,在速度谱上读取A和A两点速度分别为3093米/秒和2710米/秒，时间分别为1800毫秒和2410毫秒，高程校正量为600毫秒，真好满足正文中的速度关系。,速度与浮动基准面的关系,浮动基准面在地面上方，速度变小,浮动基准面在地面下方，速度变大,浮动基准面的选择原则,浮动基准面尽可能接近地表,浮动基准面尽可能平滑,A,工区高程平面图,15442000.0000,15448

20、000.0000,15454000.0000,4878000.00,4880000.00,4882000.00,4884000.00,4886000.00,4888000.00,4890000.00,4892000.00,550.00,600.00,650.00,700.00,750.00,800.00,850.00,900.00,950.00,1000.00,1050.00,1100.00,1150.00,1200.00,1250.00,1300.00,N,工区地形立体图,N,试验段地表条件,戈壁平坦区地表高程,沙漠区地表高程,高程（m）,高程（m）,工区低速带厚度分布图,单位：m,厚度5m

21、-70m,低速带底界成果图,141线,低速带底界成果图,折射波静校正的先决条件,有稳定的低速带和折射层,折射波静校正的优点,初至拾取简单而又精确,折射波覆盖范围大，偶合性好,因此，能解决较长波长的静校正量,D,D,D,剩余静校正效果比较 前,剩余静校正 前,剩余静校正效果比较 后,剩余静校正 后,地表一致性静校正,高频剩余静校正量,低频剩余静校正量,+,炮点长波长静校正量,炮点短波长静校正量,检波点长波长静校正量,检波点短波长静校正量,N=24，n=6共接收点道集表,野外静校正应用到RG面与绝对面对比图,校正到RG面,校正到绝对面,tP,tP+T,炮点第一次剩余静校正量,炮点第三次剩余静校正量

22、,检波点第一次剩余静校正量,检波点第三次剩余静校正量,第一次自动剩余静校正时差分析,最后一次自动剩余静校正时差分析,剩余静校正效果比较 前,剩余静校正 前,剩余静校正效果比较 后,剩余静校正 后,第一次和第二次炮点的剩余静校图,第一次和第二次接收点的剩余静校正图,非地表一致性静校正,非地表一致性静校正,地表高程差异大、低速带速度变化剧烈等等，使得地表一致性产生较大的偏差。,对于炮点，很可能由于射线的不一致造成静校正量的不一致。,对于检波点，除了射线不一致的原因外，还可能由于同一检波点不同时间接收带来非地表一致性静校正量。,非地表一致性静校正前的叠加剖面,非地表一致性静校正后的叠加剖面,叠加效果

23、好,叠加效果好,非地表一致性静校正要点,只能在静校正基本解决的情况下使用,采用较大时窗和较小时差的非地表一致性静校正,广义线性反演近地表模拟,在最简单的单一均匀水平层的情况下，初至折射波的旅行时与层厚度具有简单的线性关系。但是，由于厚度和速度均为未知数，这就使由旅行时间推算地层结构的反演过程就不再是简单的线性问题了。因此，如何把静校正问题线性化，然后用什么样的线性反演方法来计算，就成为我们求解问题的关键。下面我们讨论广义线性反演近地表模拟方法。,一、方法的基本原理 这个方法包括两大步骤：第一，由给定的初始模型进行正演，用射线追踪方法得到该初始模型的初至波；第二，用计算的初至波和实际拾取的初至波

24、进行比较，用广义线性反演的方法计算地表模型的修正量。经过几次迭代，最终得到比较准确的地表模型。,初至波的旅行时间C是近地表模型参数pi(i=1,2,，n)的函数。我们把拾取的值C0与计算的值Cc进行比较 C=C0-Cc 把C按泰勒级数展开,忽略高次项，写成矩阵形式为：,可以简写成 A.P=C 式中，A是(m.n)矩阵，可称为灵敏度矩阵；P是n维的列向量，可称为模型参数向量；C是m维的列向量，可称为观测误差向量。如果我们把P视为近地表模型参数（深度、速度）的初始值的修正量，C为计算出的初至时间与观测的初至时间之差，则上式就是确定地表模型的线性方程组。根据线性代数的理论，矩阵Amn可以分解成， A

25、mn=UmmDmnVtnn,式中，U和V分别是（mm）、(nn)的正交矩阵；D是一个由奇异值组成的对角矩阵。令矩阵A的广义逆为 A+=VD+UT 则地表模型参数的修正量矩阵为 P=A+C 为了得到准确的近地表模型，需要进行迭代运算，迭代过程直到满足收敛条件（小于给定的误差范围或大于指定的迭代次数）为止。,一、处理流程,理论试算与实际数据实例,理论模型的计算 理论模型的计算 (a) 理论模型； (a) 理论模型； (b) 用于计算的初始模型； (b) 用于计算的初始模型； (c) 3次迭代后的计算结果 (c) 6次迭代后的计算结果,有干扰时的计算结果,常规CMP叠加剖面,用近地表模拟实现静校正后

26、的CMP叠加剖面,用近地表模型实现静校正的方法，适应性较强，只要使用适当，长短波长静态影响均可消除。广义线性反演参数修正量不依赖于未知量的初值，所以应该得到比较准确的结果。但由于广义矩阵求逆存在非唯一性问题，特征值病态分布会严重影响计算精度的提高，因此最终效果与数据的质量和参数的选择均有着很大的关系，还需要进一步地进行研究。另外，由于采用了迭代运算，计算量较大。,交互迭代折射波静校正,一、概述,静校正是在复杂地表地区进行地震勘探的一个重要问题，它影响着地震资料的处理结果和勘探效果。在复杂地表工区，一般情况下，地震资料的信噪比都很低，它对地震资料处理的各个环节要求都较高，尤其是对静校正和速度分析

27、的精度要求较高。,然而对于地表很复杂的情况，现有的静校正方法都存在一定的局限性。这里提出了一种交互迭代的折射静校正方法，它适合于解决一些地表复杂工区的静校正问题。 静校正是陆地地震资料常规处理流程中必不可少的一环。在我国西北地区，地表条件比较复杂，静校正问题尤为严重。目前地震勘探的重点主要在我国的西部，在这些地区，静校正问题严重制约着地震勘探的效果，解决好静校正问题具有重要的理论意义和实际意义。,我们在推导反射波时距曲线方程时，假设观测面是一个水平面，地下传播介质是均匀的。但实际情况并非如此，观测面不是一个水平面，通常是起伏不平的，地下传播介质通常也不是均匀的，其表层还存在着低降速带的横向变化

28、。因此野外观测得到的反射波到达时间，不满足教科书中给出的双曲线方程，而是一条畸变了的双曲线。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时间的影响，并进行校正。著名地球物理学家迪克斯教授生前曾说，解决好静校正就等于解决了地震勘探中几乎一半的问题。可见静校正工作的重要性。,静校正是实现CMP叠加的一项最主要的基础工作，它直接影响叠加效果，决定叠加剖面的信噪比和剖面的垂向分辨率，同时又影响叠加速度分析的质量。静校正量信息来自于两个方面，一是从野外直接观测数据进行整理换算，如地面高程数据、井口检波器记录时间、微测井数据、小折射数据等；二是从地震记录中，根据地下反射波信息或者是初至波记

29、录信息来求取校正量。一般来说，前者称为基准面校正或野外静校正，后者称为反射波剩余静校正(不包括初至折射波法)。对于多数地区，这两种静校正工作是都要进行的，后者在前者完成以后进行。,在许多陆地勘探区，地表被一层较薄的低速层所覆盖，地震上通常称之为风化层，它通常指潜水面以上的介质，地质上指的是第一层固结岩层上面的未压实的沉积层。在地震资料的采集和处理中，如果不采取适当的手段，这层介质的物理特性的变化将使陆地地震资料受到惊人的破坏。关于近地表问题，地球物理学家们进行了长期不懈的探索，取得了一些实用的研究成果，这种研究仍在进行。,许多陆地勘探区，近地表多为一套较薄的低速带。但是，有些情况并不这么简单，

30、变化的高程、风化沉积、地下河道、火山岩、变化的潜水面、侵入带、泥岩沉积、煤层等都常在近地表中出现。由于这些低速层或高速层的存在，就引出了许多复杂问题。因此，我们必须充分地去认识并尽力去补偿它们对地震资料的影响。,二、基本原理及实现步骤 1基本假设 这里所应用的静校正方法假定地下有相对比较稳定的折射界面。在一般情况下，都可满足这个条件。另外我们假定地表一致性条件，也就是假定折射波通过低、降速层所用的时间与反射波通过该低、降速层所用的时间大致相等，检波点静校正量、炮点静校正量与炮检距无关。不考虑“静校不静”的问题。,2基本原理 当地下折射界面相对平缓时，若地表不存在静校正问题，也就是地表没有高程的

31、变化，近地表速度也没有横向变化，则共炮点折射波初至曲线应是比较光滑，各个共炮检距初至曲线也应是比较光滑的，各个共炮检距初至曲线之间应是大致相互平行的，它们随站号变化的趋势同折射界面的形状一定的相似性。,当地表存在静校正量时，共炮点折射波初至曲线、共炮检距折射波初至曲线会受到畸变。对各个共炮检距折射波初至曲线进行曲线拟合，使拟合曲线尽量光滑，并使各个共炮检距折射波初至曲线尽量相互平行。可以认为拟合时差是炮点静校正量和检波点静校正量综合作用的结果。按照一些统计原则对拟合时差分别在共炮点域、共检波点域、共炮检距域求取炮点静校正量和检波静校正量。对共炮检距折射波初至曲线用计算出的静校正量加以校正，再对

32、校后的共炮检距初至曲线进行曲线拟合，再把拟合时差分解成炮点和检波点剩余静校正量。按照上述的方法进行迭代，直至当前次迭代得到的剩余静校正量已足够小，说明迭代已收敛。把各次迭代得到的静校正量进行累加，即得到要求的静校正量。,3计算步骤 我们采用的折射波静校正方法的计算步骤为： （1）高程静校正 （2）逐炮逐道折射波初至自动拾取 （3）交互修改折射波初至自动拾取的结果 （4）逐次迭代计算静校正量 （5）用计算出来的静校正量对地震资料进行 静校正 应该说明的是，如果在进行高程静校正时采用的是浮动基准面，对叠后记录需要再做最终基准面校正。,三、结论 我们系统地对目前出现的静校正方法进行了综合研究，在此基

33、础上，提出了交互迭代折射静校正方法，并开发了相应的软件包。该方法实用性强，软件包界面友好，使用方便。通过处理实际地震资料表明，该方法适合解决复杂地表的静校正问题，它是一种有效、可靠的静校正方法。,山地线原始单炮记录,山地线折射静校正后单炮记录,原始单炮记录,应用交互折射静校后单炮记录,应用两次折射静校正后单炮记录,折射静校前的速度谱,折射静校后的速度谱,第一次速度分析的速度谱,第二次速度分析的速度谱,未做折射静校的叠加剖面,折射静校后的叠加剖面,折射静校和剩余静校及二次速度分析后的叠加剖面,折射静校和二次剩余静校及二次速度分析后的叠加剖面,3炮原始地震记录,交互静校正处理的结果,交互静校正处理

34、的剖面,用模拟退火算法 计算静校正量,一、引 言 获取准确的静校正，取决于准确地计算道与道之间的时间延迟。常规的延迟计算方法是由叠加模型道与所在的同一CDP的其它未叠加道做互相关，假定模型道与未叠加道之间的差别只是时移和不相干的噪声，那么，互相关函数的最大值就被当作真正时间延迟的最佳估计。,相似性较好的地震道与相关曲线,模型道与未叠加道具有较好的相似性，互相关函数仅存在一个最大的峰值，对应于8ms。这个峰值无疑是一个可靠的估值。,加入不同随机静校正量后的叠加道,是不同扰动时差的叠加模型道，子波主频25hz.，从左到右，第一道扰动时差为0ms的叠加模型道，后续依次为扰动增量为5ms的叠加模型道，

35、可看出，当扰动小于半个波形周期，虽然波形不断变宽，但仍然保持原有的层位反射特征。而扰动大于半个波形周期时，波形的畸变逐渐变大，以至面目全非,互相关函数出现几个大小近于相等的峰值，最大的峰值对应的时间并不可靠地代表真正的时间延迟。因常规的静校正只是单一地向目标函数减小的方向搜寻，近似的峰值可能以相同的可靠程度被拾取。这就是产生“周期跳跃”的根源。,(相似性较差的地震道与相关曲线),模拟退火是一个蒙特卡罗优化过程，它模仿退火的物理过程。将炮点或检波点扰动后的能量，转换成概率曲线，在一定的温度控制下，按概率分布函数随机取值，它即可向目标函数增大的方向搜寻，也可向目标函数减小的方向搜寻，在温度控制下，

36、通过迭代的方法，逐渐向目标函数的全局极值逼近，当温度达到临界点，即得到全局最优解。,1、地表一致性静校正模型 设表示炮点和检波点所对应的实际观测的地震道，表示地表一致性条件下记录的地震道，定义一个算子，它与炮点和检波点对应的静校正量和有关，它把未知的地震道延迟了。那么，对于实际观测的每一地震道，方程,定义了静校正影响前后的地震道之间的关系。像这样的方程对一条地震测线来说，有成千上万个。因为和未知，所以也未知，在无假设条件下，尽管是一个线性算子，但是它的反算子却未知，因此不能用线性反演算出，实际上它是个非线性反演问题。,2、目标函数 所谓求取的全局最优解，也就是这样一组静校正值，在排除动校速度的

37、影响之下，第一不产生周期跳跃、第二使CDP道集相位同向。这时叠加剖面能量达到最大，当在最大值之前加一负号，可以将它转换为最小问题。不同的和反映出叠加剖面能量的变化，叠加剖面的能量是炮点和检波点的多元函数，即：,3、静校正反演 那么，如何来反演和呢？。将在和扰动范围内可能的取值当作一个向量，在此向量中的所有元素的排列组合中，必定有一组最佳的静校正，使剖面的叠加能量达到最大。怎样得到这组最佳的静校正值呢？。若彻底搜寻，在现今的计算机运算速度条件下是不可能的，因为静校正问题的可能答案很多。假定每个炮点和检波点的静校正可以取N个值，对于M个炮点和检波点，就存在个可能的答案。,我们的目的是寻找这样的一组

38、静校正量，它能够使目标函数达到全局极小，即：,目标函数的形状反映了静校正量的可信度，我们把和的分量当成一个维向量的分量。若只有一个极小值，我们就可以直接求全局极小值：即沿的梯度减小方向搜寻。当静校正量较大或信噪比较低时，目标函数会出现多个且大小近似极小值，常规方法沿的梯度减小方向搜寻，很快就能得到的极小值，但这个极小值不一定是全局极小值，导致叠加剖面所谓“串相位”，其实质上是局部极小值而引起的“周期跳跃”。模拟退火方法独特之处就在于，在退火温度控制下，它不但可以沿的梯度减小方向搜寻，而且也可以沿的梯度增大方向搜寻，这就使目标函数向全局极值逼近成为可能。,二、方法原理 模拟退火技术自引入地震数据

39、处理领域后已在静校正、速度分析、波组抗反演等求解大规模优化问题中显示出很强的优势。模拟退火的核心思想与热力学的原理十分相似，尤其类似于液体流动和结晶，以及金属冷却和退火的方式，在高温下，一种液体的大量分子彼比之间进行着相对自由移动，如果该流体慢慢的冷却下来，热能可动性便会消失。大量原子常常能够自行排列成行，形成一个纯净晶体，对于这个系统来说，晶体状态是能量最低状态。如果某种液体被迅速冷却或“猝熄”，那么它不会达到这种状态，而只能达到一种具有较高能量的多晶状态或非结晶状态。,三、理论模型试验 首先在对应的CDP道集中加入随机静校正量，在此基础上加入一定量的噪声。如图11-7是经动校正后的叠加模型

40、中的某一道集，a为原始模型的道集，b为加入随机静校正量和噪声前后的道集，可看到，由于给定的静校正量大于1/2波形周期，反射相位完全被破坏，并掩盖在噪声里。 图11-8是常规静校正方法求解和模拟退火静校正求解后的叠加模型，因为常规静校正方法不能向目标函数增大的方向搜寻，只能收敛于局部极值，虽然相位连续，但已改变了原始模型的基本特征。而拟退火静校正则能较好地恢复原始模型的形态，正确成像。,叠后理论模型,模型包含水平层、断层及正弦曲界面,模型经动校后的某一道集,原始模型道集,加入随机静校正量和噪声后的道集,由于给定的静校正量大于1/2波形周期，反射相位完全被破坏，并掩盖在噪声里,常规静校正方法静校正

41、结果,模拟退火静校正结果,常规静校正方法不能向目标函数增大的方向搜寻，只能收敛于局部极值，虽然相位连续，但已改变了原始模型的基本特征。而拟退火静校正则能较好地恢复原始模型的形态，正确成像,常规静校正方法得到的最佳叠加剖面,模拟退火静校正后的叠加剖面,五、结论 通过以上的理论模型与实际地震资料的处理，可以看出，模拟退火静校正方法，是一种解决复杂地表结构引起的大静校正量问题的新途径。近几年来，国内外有关模拟退火静校正方法的论文不断发表，大量的实例已证明，模拟退火静校正方法在解决地表非均匀性引起的大静校正量方面，效果明显。甚至有些测线会出现意想不到的“戏剧”性变化，使杂乱无章反射剖面清晰地成像。但是

42、，该方法是对系统的整体优化，寻找全局最优解，计算量巨大，且占用很大的计算机内存。虽然在算法和迭代过程中做了大量的改进，在现有的计算机速度条件下仍不可能进行彻底地搜寻，使最终的结果不确定性概率增大。尽管如此，通常经模拟退火静校正处理后的剖面效果明显优于常规方法的处理结果。相信随着计算机技术的飞速发展，模拟退火静校正技术在解决地表复杂地区静校正问题上会发挥重大作用。,近地表模型的调查与建立,当今估算静校正量的方法从实现步骤而言可分为两大类：一类是通过各种信息的提取和计算，先产生一个近地表的表层速度结构模型，然后根据模型所提供的速度信息和界面信息计算静校正量，并应用其静校正量，把数据的零时间线（或零

43、深度线）校正到预先给定的基准面上；另一类是根据地震所采集的信息，包括初至波信息、折射波信息和反射波信息，根据波场特征，直接估算出静校正量，而不建立近地表模型，反射波自动剩余静校正程序就是这类一个典型的经典方法。,实际工作中，建立近地表模型包括野外作业部分和室内计算部分。野外作业主要是一些参数的直接测量，例如水井中潜水面深度的测定、地表出露地层倾角的测定和岩性的描述，同时也包括为室内计算而进行的专门性的测量，如小折射、微测井等；室内计算主要是通过野外所采集到的信息进行反演处理，得到近地表模型中的有关参数，从而建立近地表模型。很多方法需要野外和室内同时进行，才能完成近地表模型的建立；或者需要野外采

44、集的数据和室内反演处理的数据进行相互验证，才能保证近地表模型的准确性。,地震微测井 地震微测井是研究表层速度结构并确定速度值的一种非常成熟而又十分有效的地表结构调查方法，其井深一般要求打穿低降速带厚度，并在低降速带底面以下有三个测点为宜。在复杂地区这项技术遇到的最大困难是打井，能进入工地的钻具钻不到所需的深度；另一方面钻井效率低、代价高。但不管条件怎样困难，对一个新的工区，至少必需部署几口地震微测井作为控制点；当条件许可时，可以按两点部署或沿测线按一定密度部署，充分发挥近地表模型质量控制点上的作用。,小折射观测 小折射观测已经成为求取静校正量的一种常规方法，无论是野外观测系统的设计和现场施工，

45、还是室内资料整理与分析，从技术发展上来看品己日趋成熟。在复杂地区推广这项成熟技术时，主要问题是选点困难，找不到一个能铺设小折射排列的平坦地方。如果排列上地形高低不平，则在时距曲线拟合时必定带来很大的误差。特别是当低降速带底界面埋深较大时，其小折射排列必须保持一定的排列长度，选点的困难程度又进一步加大。另外在小折射观测的排列范围内，低降速带速度的横向变化和折射界面的不稳定性，都会造成小折射数据解释的困难。在实际工作中，经常遇到的是，尽管我们按照一定的间隔进行了小折射观测，但有许多点上的资料确是不能使用的。因此，小折射的数据采集质量是必须高度重视的，使用一个坏的数据还不如没有这个数据好，坏的数据将

46、导致误差很大的结论，而这个结论又会影响一系列的后续处理，我们千万不能埋下这个隐患。,这里介绍的方法，其目的是将野外采集的测量数据、小折射数据、微测井数据、大折射记录（或生产记录）、沙丘曲线数据以及室内处理的交点数据和折射波静校正等数据进行交互处理解释，以求取激发点和接收点的静校正值，同时，形成地震作业区内的近地表层分层数据库，以便对地表层结构进行系统地研究，完善低降速带静校正数据处理过程，提高地震数据处理的精度。,方法的主要思想是：由微测井、小折射、沙丘曲线求取近地表深度-时间速度模型，由大炮记录折射初至旅行时求取各点延迟时和低降速层底的折射速度，进而计算低降速层底的厚度和高程，最终求得低降速

47、层的静校正量。,复杂地表静校正技术是陆上地震勘探中的一项难题，也是制约西部油气勘探的瓶颈 。受近地表地形和低降速带的影响，一方面使反射资料不能叠加成像，另一方面会使地下构造发生扭曲；同时静校正问题与叠前去噪和速度分析紧密相关。 因此，研究复杂地表静校正方法，对于提高地震勘探的精度和钻井成功率，对于降低勘探风险，节约勘探成本有着十分重要的意义。,5. 模型正演与反演,(1)水平层状介质模型 模型I： H1=10 V1=500 H2=90 V2=1000 H3=20 V3=2000 V4=2500 模型II： H1=10 V1=500 H2=90 V2=1000 H3=40 V3=2000 V4=

48、2500 模型III： H1=10 V1=500 H2=90 V2=1000 H3=100 V3=2000 V4=2500,模型1,模型2,模型3,初至曲线,初至时差曲线,模型1,模型2,模型3,第一层,第三层,第一层,第一层,第二层,第三层,第三层,（2）地表起伏、低降速带和底界速度变化模型反演结果,地表理论模型,反演结果,误差1%,底界速度模型,反演结果,误差0.5%,模型正反演的体会与认识： 1） 折射延迟时和高速层顶界速度的反演方法和步骤是正确和可行的。 2） 对于地表复杂、上覆层速度和高速层顶界速度有一定变化、高速层 顶界面比较平缓的区域，反演方法具有较高的精度。 3） 迭代统计法与

49、互换法反演的检波点延迟时基本相同。 4） 迭代统计法可同时反演炮点和检波点延迟时，互换法只能反演检波 点延迟时。,在深入分析折射静校正和层析成像法的基础上，系统研究了综合利用微测井、小折射、沙丘曲线数据和大炮地震记录进行联合反演近地表结构的方法，研制了复杂地表静校正软件系统。系统图形用户界面采用POSC标准，人机交互直观、方便,易于操作和使用。 创新之处: 将微测井、小折射、大炮地震记录有机地结合起来进行低降速带反演，几种资料相互约束，明显提高低降速带的反演精度； (2) 提出了建立表层结构模型的完整流程和方法，为研究近地表结构提供了基础； (3) 提出了拟广义互换法，与常规广义互换法相比，适

50、应性强，精度高； (4) 提出了炮点和检波点延迟时的迭代统计分解方法，收敛快，稳定性好； (5) 能进行目的折射层的追踪，通过约束反演计算的输入数据，克服了目前国内外相关软件折射静校正问题的欠定性；,美丽的塔里木河,小 结,与静校正技术直接关联的一些问题，现简单归纳如下：,（1）复杂地区静校正问题，是一项非常关键的技术，也是难度极大的一项技术，只有通过野外与室内计算机处理紧密的结合，才能较好地做好这项工作。野外要进行仔细的调查和观测，取全、取准一些基础数据，室内要有针对性的选择处理思路和方法，一步一步地逼近问题的正确解。,（2）复杂地区地表条件多变、类型复杂，因此必须分区分段建立静校正处理流程

51、。一个三维工区有可能要分成几块进行研究；一条较长的测线亦有可能跨越明显不同的几个地段。此时我们必须注意静校正量空间分布的衔接，一般情况下采用表层模型空间先闭合的方法为宜，表层模型如果空间闭合，静校正量分布平面衔接不会产生问题。,（3）同一地区或者具体到测线上的同一段，一定是多种方法的联合使用，不同的方法求解不同的分量（高、低频分量），不同的方法校正不同的幅度（粗调和微调，特大校正量值）。此时一定要注意分解是否合适，叠合效果是否达到预期的目的。必须注意最终校正量的应用在平面上分布的合理性，不同的方法求解不同的分量是有机的组合，不是粗糙的简单拼接。同时要按理好在衔接部位总的静校正量值。,（4）静校正量一般可分解成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于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