一种山地静校正方法与流程

本发明涉及勘探技术领域，特别涉及一种山地静校正方法。

背景技术：

为了探明国内某盆地的页岩气分布情况，在该区进行了首次地震勘探工作。盆地页岩气勘探区区块地形地貌复杂，为丘陵低山地貌，西北部地形起伏剧烈，山峦叠嶂，水系发达，切割严重，中部东南部地形起伏相对较小。全区表层调查解释成果显示，该地区表层结构可以分为低速层、降速层和高速层三层，低降速度带厚度、高速层速度横向变化均剧烈，其中，低降速层属于第四系风化坡积层，主要为冲积砂砾层，其它区域大部分基岩出露，第四系沉积相对较薄。厚度横向变化较大，厚度范围约1～12m，速度范围约308～2200m/s，高速层受岩性变化的影响，速度在2400～5500m/s左右。同时，区域构造复杂，经历多次构造运动，形成于晋宁运动，褶皱发育。勘探区复杂的地震地质条件，使得激发、接收条件不稳定，造成严重的静校正问题，同时，该勘探区为首次进行地震勘探工作，无先验勘探信息指导。静校正问题成为制约该区域后续地震勘探工作的瓶颈，因此，如何解决好静校正问题对于后续的页岩气勘探工作具有重要意义。

目前，常规静校正方法中应用最广泛、效果最好的方法主要是折射波静校正、层析静校正、野外表层调查静校正，但是这些方法均具有一定的假设条件，盆地复杂的地质条件难以满足，导致这些静校正方法在盆地的应用效果较差，特别是在表层结构复杂、速度横向变化剧烈的区域。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种山地静校正方法。

一种山地静校正方法，其包括如下步骤：

S1、基于表层调查校正提供的野外静校正量，利用初至波交互迭代剩余静校正方法对其进行更新，消除表层调查带来的静校正误差，获得更高精度的基准面静校正量；

S2、对更新后的基准面静校正量进行高低频分离，应用分离后的高频分量，将地震资料校正到CMP参考面上；

S3、通过地表一致性剩余静校正技术与速度分析进行多次迭代，解决高频短波长的剩余静校正量；

S4、对于由于地表一致性的假设限制，往往在低信噪比等区域，仍存在残余的剩余静校正量问题，通过模拟退火、非地表一致性剩余静校正技术系列解决；

S5、在最终的叠加数据体上应用低频静校正量，将其校正到最终的统一基准面上。

在本发明所述的山地静校正方法中，

所述步骤S1中基于表层调查校正提供的野外静校正量的公式如下：

其中：T为S点到基准面的野外校正量；Ed、Eg分别为基准面、S点的高程；hi、vi分别低降速带各层的厚度和速度；vc为替换速度；M为低降速带层数。

在本发明所述的山地静校正方法中，

所述步骤S1包括：

在共偏移距道集上进行初至时间拟合，并求取拾取初至与该拟合结果的时间差；

基于地表一致性特点，将初至时间差进行分解，求取出炮点、检波点对应的剩余静校正量；

在初至信息上应用所求的剩余静校正量，并绘制其他两个CMP域、共偏移距域的初至曲线；如果这两条曲线平行，且平缓变化，说明剩余静校正量准确，否则，在应用完剩余剩余静校正后的初至信息上重复上述过程，直至满足精度。

实施本发明提供的山地静校正方法与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)对于复杂的地震地质条件，难以满足常规静校正技术的假设前提，采用多种静校正技术联合的组合静校正方法可以实现方法之间的相互补充，在勘探区取得了良好的应用效果。

(2)初至波交互迭代剩余静校正技术可以很好地解决表层调查带来的静校正误差，用该剩余静校正量更新野外静校正量，得到的优化静校正量可以较好地解决基准面校正的问题，改善静校正效果。

(3)当地震资料信噪比较低时，地表一致性剩余静校正方法常常陷入局部最小值，难以取得理想的静校正效果，针对这一问题，可以通过模拟退火剩余静校正技术进行进一步修正。同时，在计算静校正量前先对数据进行一些提高信噪比处理，有助于求取更加准确的静校正量。

附图说明

图1是本发明实施例的山地静校正方法流程图；

图2是某盆地区块工区地表高程情况及单炮初至信息图；

图3是高程静校正前后叠加剖面对比(增益显示)：(a)静校正前；(b)静校正后；

图4是基准面静校正前后的不同炮集对比：(a)SP 83；(b)SP327；

图5基准面静校正前后的叠加剖面对比(增益显示)：(a)未静校正；(b)野外静校正；(c)优化野外静校正；

图6是地表一致性剩余静校正与速度分析三次迭代前后的速度谱和超道集对比：(a)剩余静校正前；(b)三次剩余静校正迭代后；

图7是剩余静校正前后叠加剖面对比(纯波显示)：(a)剩余静校正前；(b)地表一致性剩余静校正后；(c)模拟退火剩余静校正及非地表一致性剩余静校正后。

具体实施方式

1勘探区静校正问题分析

如图2所示，地震采集施工区地表起伏变化剧烈，高程差较大，切割严重，单炮初至变化大，并且初至波的视速度较大，5000m/s左右。为直观说明勘探区的静校正问题，对原始地震资料进行高程静校正。高程静校正通过利用野外提供的炮检点高程信息以及估算填充速度，计算得到炮检点相对于选取的基准面的校正量，适用于近地表较为简单的地区，其计算公式如下：

其中，Ts、TR分别为炮点、接收点到基准面的高程静校正量；Hs、HR、H分别为炮点、接收点、基准面的高程；Vad为替换速度。如图3所示，可以看出高程静校正对于成像效果没有较大的改善，说明高程静校正难以解决静校正该区的静校正问题。通过上述分析可知，该工区地形地貌和地震地质条件较为复杂，激发和接收条件变化较大，此外近地表低、降速带厚度和速度非常不稳定，造成严重的静校正问题。如果不能很好地解决该区静校正问题，地震数据中残存的长波长静校正量会扭曲地震叠加剖面上的构造形态，出现“假构造”；而短波长静校正量的存在则会影响到剖面的成像质量。因而解决好静校正问题是页岩气勘探区地震资料保幅处理中的关键点，也是难点。

2组合静校正的基本思路

不同静校正技术基于的假设条件不同，适用的地表地质条件也不同，在实际资料处理中，应针对目标区地表地质情况选择静校正方法。如果想解决好盆地的静校正问题，就必须首先搞清这些静校正技术的假设条件及其在盆地的适用性等问题，从而优选出最适应的静校正方法。通过全区资料分析及静校正方法应用，单一的常见静校正方法不能解决盆地资料的静校正问题，尤其是在表层地震条件变化复杂的区域。主要原因如下：

(1)折射静校正基于简单的水平层状介质模型假设，并要求表层速度横向变化小、地表较平缓，存在较稳定的折射层，还需指定风化层速度，而盆地的地表起伏剧烈、高差悬殊，低降速带变化剧烈，高速层出露，不满足该方法的假设。同时，由于风化层速度难以准确测定，其误差会带来静校正的误差，造成表层模型参数反演结果与实际情况相差较大，从而使长波长静校正量无法理想解决。

(2)层析静校正尽管在理论上比较完美，可以解决复杂近地表的静校正问题，并且具有较高的灵活性，但是，该技术依赖于所给定的初始模型，对初至拾取质量要求较高，同时计算结果存在多解性和稳定性问题，在每次迭代时对速度模型进行平滑，还带来短波长静校正问题。这就导致该技术在地区的实际应用中难以取得理想的效果，这主要是因为原始地震信噪比较差，多种类噪音发育，例如面波、异常振幅等均十分发育，导致原始单炮的初至信息难以拾取准确，难以确定高速层界面和初始模型。

(3)野外表层调查校正，通常是通过地表调查、时深曲线、山体速度调查、小折射以及微测井等常规地表调查手段，得到近地表速度信息，内插出低速带整个物理空间每个观测点速度，然后根据这个速度，结合近地表厚度信息来估算静校正量的一种方法。这类校正量就是野外提供的野外静校正量，在研究区内微测井布设密度较高的时候，可以很好地控制近地表，其低频量能控制构造形态，可以求取精确度较高的静校正量。但是由于微测井的成本较高，地形起伏较大，调查难度大，盆地微测井调查点比较少，造成野外表层调查存在一定的误差，因而该方法提供的静校正量精度难以达到室内资料处理的需要，往往在炮点和检波点上都还存在残余的长波长静校正量，但是这可以利用室内静校正来对其进行替代或者弥补。

(4)剩余静校正类方法主要应用的是反射波信息，也可以运用初至波信息，这类方法大多数采用相关法求取静校正量，模型道数据质量的好坏直接影响求取的静校正时差，因此，剩余静校正量的精度严重地依赖于地震资料的品质，在目的层信噪比较差时容易陷入局部最小。而模拟退火静校正方法比较适合低信噪比地区资料，尤其是在地表一致性剩余静校正方法起不到明显作用时被经常使用，但需要大量的迭代次数来完成目标函数的收敛，非常耗费机时。对于初至波剩余静校正来说，相对于其他几种静校正方法，不需要建立近地表模型和拾取真正的初至时间，也不用预先知道上覆层的厚度和速度，而是直接从初至旅行时中求得剩余静校正量，因而更适合于复杂地表情况的地区，该方法能够获得精度较高的中短波长静校正量，但不能确定较大的长波长静校正量。

根据上述分析结果，针对某地区的静校正问题，本发明实施例提出了相适应的组合静校正法，即使用多种静校正方法来逐步解决资料的静校正问题，如图1所示。首先，基于表层调查校正提供的野外静校正量，利用初至波交互迭代剩余静校正方法对其进行更新，消除表层调查带来的静校正误差，获得更高精度的基准面静校正量；然后，对更新后的基准面静校正量进行高低频分离，应用分离后的高频分量，将地震资料校正到CMP参考面上；然后，通过地表一致性剩余静校正技术与速度分析进行多次迭代，解决高频短波长的静校正问题；其次，由于地表一致性的假设限制，往往在低信噪比等区域，仍存在残余的剩余静校正量，可以通过模拟退火、非地表一致性等剩余静校正技术系列来解决；最后，在最终的叠加数据体上应用低频静校正量，将其校正到最终的统一基准面上。

需要特别说明地是，在基准面静校正较小、波场近似垂直入射的情况下，直接应用基准面静校正量对地震数据进行校正，并在此基础上估算相对基准面的叠加速度，这是合适的。但当静校正量较大时，基准面选择不合理会导致校正后的反射波时间与双曲线的偏离难以得到改善，这对叠加速度及层速度的估算都会造成一定程度的影响，甚至得到错误的结果。盆地野外静校正量较大，最大可以达到几百毫秒，如果将数据直接校正到最终基准面上，在此基础上估算的速度必然会存在很大的误差，严重影响叠加效果，同时也会致使构造形态发生畸变，更影响后续资料解释的可靠性。因此盆地地区的基准面静校正量，即长波长静校正量，必须进行高低频分离，分步应用。

3应用效果

3.1基准面静校正

相比折射波静校正和层析静校正方法，野外表层调查校正方法在勘探区可以提供更为理想的基准面静校正量，通过表层调查方法求取静校正量的公式可以表述为：

其中：T为S点到基准面的野外校正量；Ed、Eg分别为基准面、S点的高程；hi、vi分别低降速带各层的厚度和速度；vc为替换速度；M为低降速带层数。

但是由于表层调查校正方法本身的限制，也存在一定的误差，残留中长波长剩余静校正量，这一误差可以通过初至波交互迭代剩余静校正技术求取。这种方法主要是基于初至时间的统计分析，一般认为，对于某一变化相对平缓的折射面，原始地震数据在应用比较准确的基准面静校正量后，折射波对应的初至在四个域(炮点、检波点、CMP以及偏移距)应该都是比较平直的，如果存在不平直，则说明存在剩余静校正量。该方法的实现过程可以简要的概述为：首先，在共偏移距道集上进行初至时间拟合，并求取拾取初至与该拟合结果的时间差；然后，基于地表一致性特点，将初至时间差进行分解，求取出炮点、检波点对应的剩余静校正量；接着，在初至信息上应用所求的剩余静校正量，并绘制其他两个域(CMP域、共偏移距域)的初至曲线，如果这两条曲线平行，且平缓变化，说明剩余静校正量准确，否则，在应用完剩余剩余静校正后的初至信息上重复上述过程，直至满足精度。

图4为不同基准面静校正方法得到的单炮记录对比，相应的叠加剖面对比在图5中给出，从图6和图7中可以看出，野外静校正虽然解决了部分静校正问题，但是在局部仍存在较大的残余静校正量，使用优化野外静校正方法可以很好地解决这个问题，成像效果显著改善，有效波同相轴平缓且连续，说明初至波交互迭代剩余静校正技术与野外静校正量相联合，能够有效地解决地区的基准面静校正量。

3.2剩余静校正

解决好中长波长静校正量后，仍存在较严重的高频短波长静校正问题。高频静校正量影响速度谱拾取，造成共中心点道集的有效波同相轴不能同相叠加，降低剖面的信噪比和分辨率，不能真实地反映出地下构造形态。因此，准确的剩余静校正是改善该地区地震资料处理质量的关键。根据盆地的特点，最终所确定使用的剩余静校正技术序列主要包括：地表一致性反射波剩余静校正、模拟退火法剩余静校正、非地表一致性剩余静校正技术等。首先，在基准面静校正的基础上，采用地表一致性剩余静校正技术和速度更新相迭代的方法，逐步得到更为精确的剩余静校正量，提高静校正的精度，同时使共中心点道集同相叠加能量更强；然后，由于资料信噪比较低，为了防止剩余静校正迭代陷入局部最小，进一步采用模拟退火剩余静校正技术可以更好地寻找到全局最优。相比地表一致性剩余静校正技术易受噪音的影响，模拟退火剩余静校正技术在低信噪比情况下仍有较强的适应性。通过这种迭代处理方式，静校正量可以得到快速地收敛，共中心点道集可以实现同相叠加。考虑到复杂地表条件下地表一致性假设可能存在一定的问题，最后通过非地表一致性剩余静校正技术来进一步得到最佳成像结果。

图6为地表一致性剩余静校正前后的速度谱及超道集对比，经过多次迭代处理，基本消除了剩余的静校正量，求得了较为精确的叠加速度场，速度谱能量更集中。剩余静校正前后的叠加剖面如图7所示，可以明显看出，叠加剖面上同相轴连续性增强，波组特征更为明显，浅中层的信噪比也明显提高。对比图7a与图7b可以发现，经过地表一致性反射波剩余静校正之后，显著改善了成像效果。对比图7b与图7c可知，接下来的模拟退火剩余静校正和非地表一致性静校正总体上对构造成像改善效果不大，但在信噪比较差区域可以更新出更多的细节性信息，特别是箭头所示区域。

因此，综上所述：

(1)地区复杂的地震地质条件，难以满足常规静校正技术的假设前提，采用多种静校正技术联合的组合静校正方法可以实现方法之间的相互补充，在该勘探区取得了良好的应用效果。

(2)初至波交互迭代剩余静校正技术可以很好地解决表层调查带来的静校正误差，用该剩余静校正量更新野外静校正量，得到的优化静校正量可以较好地解决基准面校正的问题，改善静校正效果。

(3)当地震资料信噪比较低时，地表一致性剩余静校正方法常常陷入局部最小值，难以取得理想的静校正效果，针对这一问题，可以通过模拟退火剩余静校正技术进行进一步修正。同时，在计算静校正量前先对数据进行一些提高信噪比处理，有助于求取更加准确的静校正量。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。