CN101363916A - 一种高精度折射静校正数据反演方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地球物理勘探方法，是一种高精度折射静校正数据反演方法，实现步骤是：地震采集工区的生产炮初至波资料；用以下步骤计算折射波延迟时；微测井控制点资料与折射延迟时信息取得工区的低降速层“时－深曲线”。微测井控制点提供目标层深度(H_D)，折射成果提供延迟时t_D，综合t_D(H_D)曲线，转换t(H_D)曲线；得到可靠的表层结构模型及高精度低降速带静校正成果剖面图。本发明用精确的低降速层时深曲线对延迟时间约束反演，消除了由于速度不准造成的深度误差，应用条件宽，适应性强，最终提高成果精度。

Description

一种高精度折射静校正数据反演方法

所属领域

本发明涉及地球物理勘探方法，是用于地震资料处理中的一种高精度折射静校正数据反演方法。

背景技术

地震勘探是用于寻找油气田的主要物探方法，它用炸药等方法在地面产生人工地震，由专用仪器在一系列观测点上采集地震信号，经过室内资料处理、解释，提取有效信息，调查与油气有关的地质结构情况。

为了得到高信噪比的地震成果资料，目前地震技术普遍采用“多次覆盖”方法，在采集中对测线上每个测点的地下情况，进行共中心点多次观测，每次观测炮点—检波点距离不同。资料处理时通过抽道集——静校正——速度分析——动校正——水平叠加、偏移迭加等流程，得到高质量成果剖面。

上述方法从几何地震学原理出发，假定地面水平，近地表介质均匀。但实际情况常与理论不一致，如地形起伏，低降速带厚度、速度变化大。这种“不一致”，会严重影响地震资料处理效果。静校正即对以上近地表因素校正，改善处理效果。在地表条件复杂的低信噪比地区，静校正工作是决定地震成果质量的首要环节，直接影响速度分析和动校正的精度，最终影响成果资料的信噪比、分辨率，地质构造的精度。

基准面校正是普遍采用的静校正方法。由表层调查取得近地表参数，建立表层模型；通过低降速层时间剥离、高速层时间充填，将炮点、检波点位置校正到地表附近的水平基准面上。建立精确的近地表模型，是提高静校正精度和效果的关键。

“大折射—时深曲线法”，是近年来沙漠区用于表层结构调查及高精度静校正的有效方法。该方法在沙漠区的成果精度与微测井资料相当。采集用直测线、大仪器、大道距、点激发、点接收，炮点与检波点重合的严格互换观测系统；延迟时计算用互换法公式，如：

$t_D\left(G\right)=\frac{t_1+t_2-T}{2}=\frac{t_{O_1\mathrm{EAG}}+t_{O_2\mathrm{FBG}}-T_{O_1{\mathrm{EFO}}_2}}{2}---(1-1)$

$t_D\left(G\right)=\frac{h}{V_0}\sqrt{1-{\left(\frac{V_0}{V_c}\right)}^2}$

t_D(G)—G点延迟时

h—法线深度

V₀—盖层平均速度

Vc—折射层界面速度

t₁、

O₁、O₂炮目的层折射初至时间

目的层折射互换时。

由微测井取得“时—深曲线”，用于时—深转换，最终得到可靠的表层模型和高精度静校正反演。

但是大折射—时深曲线法没有利用生产炮的折射初至波，需要单独沿测线采集大折射资料，采集工作量大，费用较高。

发明内容

本发明目的是提供一种省去“大折射-时深曲线法”野外单独采集浅层折射资料，节约了费用的高精度折射静校正数据反演方法。

为实现本发明目的，提供如下技术方案：

1)地震采集工区的生产炮初至波资料；

所述的初至波资料是炸药震源或可控震源资料。

所述的初至波资料二维或三维资料。

所述的初至波资料包括炮记录的初至波时间、炮点、接收点坐标、高程及井深、组合参数。

2)用以下步骤计算折射波延迟时(图2)。

(1)对各地震道进行时间校正；

采用以下A-D公式，逐炮将炮点、检波点不在一条直线分布的二维生产炮资料，校正为直测线、点激发、点接收，炮点和接收点重合的资料；

A.归位校正值Δt_s $\mathrm{\Δ}{t}_s=\frac{\stackrel{\‾}{A_1{B}_1}-\stackrel{\‾}{O_{1}B}}{V_c}=\frac{\mathrm{\ΔS}}{V_c}$

式中：ΔS—归位前后的炮检距离差，Vc—高速层速度，

B.偏移炮点的高程校正Δt_h $\mathrm{\Δ}{t}_h=\frac{h_{A_1}-h_{O_1}}{V_1}=\frac{\mathrm{\Δh}}{V_1}$

式中：Δh—归位前后炮点高程差，V₁—降速层速度

C、组合长度校正Δt_L $\mathrm{\Δ}{t}_L=\frac{1}{2}\left(\frac{d_s+d_r}{V_c}\right)$

式中：d_s—炮点组合长度，d_r—检波点组合长度，

D、井深校正Δt_j $\mathrm{\Δ}{t}_j=\frac{\mathrm{\Δ}{h}_j}{V_0}$

式中：Δh_j—井深，V₀—低速层速度

(2)根据时差为常数，初至波的高速层速度和波形特征稳定，无明显的干涉确定每炮目标折射层的可靠追踪段：

(3)延长每炮目的层的追踪段长度，由相邻炮目的层初至时距曲线平行移动得到综合时距曲线；

所述的移动的时间值由两炮的追逐时差曲线取得。

(4)按“大折射—时深曲线法”直测线的互换法计算延迟时；

(5)对于三维资料，抽取每条接收测线两侧的近炮，按前述(1)—(4)步骤计算延迟时；

3)微测井控制点资料与折射延迟时信息取得工区的低降速层“时-深曲线”。微测井控制点提供目标层深度(H_D)，折射成果提供延迟时t_D，综合t_D(H_D)曲线，由t_D(H_D)及以下公式转换t(H_D)曲线；

$t=\sqrt{t_D^2+\frac{{H_D}^2}{V_c^2}}$

t_D、H_D——t_D(H_D)曲线上任意一点的延迟时间、深度值，t—对应的垂直时间；

所述的控制点资料为：微测井点位置——线号、点号、坐标，垂直时距曲线(t-H)，低降速层底界位置(t，H_D)。

所述的时-深曲线包括延迟时—深度曲线(t_D-H_D)和垂直时—深度曲线(t-H_D)。

所述的t(H_D)曲线也可由多口微测井资料综合得出，再转换t_D(H_D)曲线。

4)得到可靠的表层结构模型及高精度低降速带静校正成果剖面图。

本发明与“大折射—时深曲线方法”的原始数据不同，使用生产炮的折射初至波，不需要单独沿测线采集折射资料，节约了费用。

本发明首先对生产炮目的层折射初至波作相应的各种校正，消除炮点、检波点位置不规则、偏移炮点高程与检波点不一致及地形、生产因素的影响，使其变为与“大折射-时深曲线法”相当的理想条件，提高了静校正成果的精度。

本发明将单炮目的层追踪段延长，使方法的应用条件放宽，即只要求在归位后的直线上相邻炮记录目的层追踪段有重迭。方法的适应性强，扩大了应用范围。

与扩展广义互换法(EGRM)比较，本法明拟互换(SRM)的延迟时间计算中，增加了偏移炮点的地形校正和施工参数校正，减少随机和系统误差，提高了计算精度。

本发明用精确的低降速层时深曲线对延迟时间约束反演，消除了由于速度不准造成的深度误差，最终提高成果精度。

附图说明

图1EGRM算法示意图；

图2本法明算法示意图。

具体实施方式

本发明实施例1。表层调查采用生产炮抽线计算13条，线距1.5km；布设大折射线8条、线距3km，其中6条线与三维生产炮抽线重合、用于成果对比，验证用于生产炮的计算精度。区内布设7口微测井，由微测井提供表层速度及控制点深度资料。本法明6条重合线的大折射、生产炮初至成果对比，二者的延迟时和低降速层底界面基本重合。延迟时和低降速层底界面高程误差统计：延迟时误差的算术平均值—0.32ms，误差绝对平均值1.77ms；底界面高程误差的算术平均值0.45m，误差绝对平均值1.09m。三维静校正最终成果—低降速层底界面高程及炮、检静校正量数据用于资料处理，单炮及剖面信噪比明显改善。

本发明实施例2。表层调查对二维生产炮初至计算折射成果剖面23条。布设微测井73口。折射成果剖面低降速层底界面高程与微测井资料对比，沙漠区高程误差<2m，边缘区高程误差2～5m。静校正最终成果数据用于资料处理，单炮及剖面信噪比明显改善。

广义互换法(EGRM)与拟互换法(SRM)，都是互换法RM的变种。EGRM与SRM法，可用于弯曲测线、炮点与检波点不重合的排列形式，见图1、图2。

图1中▲：归位前炮点位置；△：归位后炮点位置，延迟时综合表达式为：

$t_D\left(B\right)=\frac{(t_{\mathrm{AX}}+t_{\mathrm{CY}}-t_{\mathrm{AC}})}{2}-\frac{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{AX}}+\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{CY}}-\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{AC}}}{2V_c}---(2-1)$

公式(2-1)，相当于将互换排列的炮点(O₁、O₂)校正到靠近检波点(A、C)—互换点，排列上的解释点(B)校正到互换点直线AC上，在校正后的直线排列上用互换法公式计算延迟时。

归位校正后的直线排列资料与“大折射”有以下区别：由于未作偏移炮点的高程校正，可能互换点时间误差较大；未作组合长度等施工参数校正，造成折射初至时间误差；综合效果，折射延迟时成果有系统和随机误差。EGRM方法的应用条件：测线条带范围内，目的层界面水平(三种方法相同)；单炮目的层折射必须有较长的可靠追踪段，保证互换点连接及互换排列目的层有重叠段(这点限制了它的应用范围)。

图2中●：归位前的检波点位置；○：归位后的检波点位置。检波点归位后，其高程不变；炮点归位后，其高程与检波点高程相同。

图2归位直测线的互换排列A₁B₁C₁上，解释点B₁的延迟时t_D(B₁)计算公式为(3-1)式。

$t_D\left(B_1\right)=1/2(t_{A_1{B}_1}+t_{C_1{B}_1}-t_{A_1{C}_1})---(3-1)$

包括校正、计算过程的综合表达式为式(3-2)

$t_D\left(B_1\right)=\frac{(t_{O_{1}B}+t_{O_{2}B}-t_{O_{1}C})}{2}-\frac{\stackrel{\&OverBar;}{O_{1}B}+\stackrel{\&OverBar;}{O_{2}B}-\stackrel{\&OverBar;}{O_{1}C}}{2V_c}+\frac{h_c-h_{O_2}}{2V_1}+\mathrm{\&Sigma;\&Delta;t}---(3-2)$

转换后的一般表达式为(3-3)

$t_D\left(B_1\right)=\frac{(t_{A_1{X}_1}+t_{C_1{Y}_1}-t_{A_1{C}_1})}{2}-\frac{\stackrel{\&OverBar;}{A_1{X}_1}+\stackrel{\&OverBar;}{C_1{Y}_1}-\stackrel{\&OverBar;}{A_1{C}_1}}{2V_c}+\frac{(h_A-h_{O_1})+(h_c-h_{O_1})+(h_c-h_{O_2})}{2V_1}+\mathrm{\&Sigma;\&Delta;t}---(3-3)$

公式(3-2)、(3-3)式中右端第一项为互换项，第二项是归位剩余项，第三项是归位炮点高程校正，第四项是施工参数校正，包括组合、井深、仪器延迟时等校正。

具体实现步骤：

本发明对炮点和检波点位置不在一条直线上的二维资料，通过校正将其变为直测线，近似于‘互换法’理想条件中的炮点和接收点位置重合，点激发和点接收；在归位直测线上，确定目的层的追踪段，并延长单炮目的层追踪距离，按互换法公式计算折射成果；拟互换法延迟时计算的综合表达式为：

$t_D\left(B_1\right)=\frac{(t_{A_1{X}_1}+t_{C_1{Y}_1}-t_{A_1{C}_1})}{2}-\frac{\stackrel{\&OverBar;}{A_1{X}_1}+\stackrel{\&OverBar;}{C_1{Y}_1}-\stackrel{\&OverBar;}{A_1{C}_1}}{2V_c}+\frac{(h_A-h_{O_1})+(h_c-h_{O_2})}{2V_1}+\mathrm{\&Sigma;\&Delta;t}$

用微测井资料取得的低降速层时深曲线对折射延迟时间约束反演，得到可靠的表层模型及高精度静校正数据和剖面。

本发明具体技术方案如下：

1)地震采集工区的生产炮初至波资料；

所述的初至波资料是炸药震源或可控震源资料。

所述的初至波资料二维或三维资料。

所述的初至波资料包括炮记录的初至波时间、炮点、接收点坐标、高程及井深、组合参数。

2)用以下步骤计算折射波延迟时，

(1)对各地震道进行时间校正；

采用以下A-D公式，逐炮将炮点、检波点不在一条直线分布的二维生产炮资料，校正为直测线、点激发、点接收，炮点和接收点重合的资料；

A.归位校正值Δt_s $\mathrm{\&Delta;}{t}_s=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{A_1{B}_1}-\stackrel{\&OverBar;}{O_{1}B}}{V_c}=\frac{\mathrm{\&Delta;S}}{V_c}$

式中：ΔS—归位前后的炮检距离差，Vc—高速层速度，

B.偏移炮点的高程校正Δt_h $\mathrm{\&Delta;}{t}_h=\frac{h_{A_1}-h_{O_1}}{V_1}=\frac{\mathrm{\&Delta;h}}{V_1}$

式中：Δh—归位前后炮点高程差，V₁—降速层速度

C、组合长度校正Δt_L $\mathrm{\&Delta;}{t}_L=\frac{1}{2}\left(\frac{d_s+d_r}{V_c}\right)$

式中：d_s—炮点组合长度，d_r—检波点组合长度，

D、井深校正Δt_j $\mathrm{\&Delta;}{t}_j=\frac{\mathrm{\&Delta;}{h}_j}{V_0}$

式中：Δh_j—井深，V₀—低速层速度

(2)根据时差为常数，初至波的高速层速度和波形特征稳定，无明显的干涉确定每炮目标折射层的可靠追踪段：

(3)延长每炮目的层的追踪段长度，由相邻炮目的层初至时距曲线平行移动得到综合时距曲线；

所述的移动的时间值由两炮的追逐时差曲线取得。

(4)按“大折射—时深曲线法”直测线的互换法计算延迟时；

(5)对于三维资料，抽取每条接收测线两侧的近炮，按前述(1)—(4)步骤计算延迟时；

3)微测井控制点资料与折射延迟时信息取得工区的低降速层“时-深曲线”。微测井控制点提供目标层深度(H_D)，折射成果提供延迟时t_D，综合t_D(H_D)曲线，由t_D(H_D)及以下公式转换t(H_D)曲线；

$t=\sqrt{t_D^2+\frac{{H_D}^2}{V_c^2}}$

t_D、H_D——t_D(H_D)曲线上任意一点的延迟时间、深度值，t—对应的垂直时间；

所述的控制点资料为：微测井点位置——线号、点号、坐标，垂直时距曲线(t-H)，低降速层底界位置(t，H_D)。

所述的时-深曲线包括延迟时—深度曲线(t_D-H_D)和垂直时—深度曲线(t-H_D)。

所述的t(H_D)曲线也可由多口微测井资料综合得出，再转换t_D(H_D)曲线。

4)得到可靠的表层结构模型及高精度低降速带静校正成果剖面图。

Claims (8)

1.一种高精度折射静校正数据反演方法，其特征在于采用以下技术方案：

1)地震采集工区的生产炮初至波资料；

2)用以下步骤计算折射波延迟时；

(1)对各地震道进行时间校正；

采用以下A-D公式，逐炮将炮点、检波点不在一条直线分布的二维生产炮资料，校正为直测线、点激发、点接收，炮点和接收点重合的资料；

A.归位校正值Δt_s  $\mathrm{\&Delta;}{t}_s=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{A_1{B}_1}-\stackrel{\&OverBar;}{O_{1}B}}{V_c}=\frac{\mathrm{\&Delta;S}}{V_c}$

式中：ΔS—归位前后的炮检距离差，Vc—高速层速度，

B.偏移炮点的高程校正Δt_h  $\mathrm{\&Delta;}{t}_h=\frac{h_{A_1}-h_{O_1}}{V_1}=\frac{\mathrm{\&Delta;h}}{V_1}$

式中：Δh—归位前后炮点高程差，V₁—降速层速度

C、组合长度校正Δt_L  $\mathrm{\&Delta;}{t}_L=\frac{1}{2}\left(\frac{d_s+d_r}{V_c}\right)$

式中：d_s—炮点组合长度，d_r—检波点组合长度，

D、井深校正Δt_j  $\mathrm{\&Delta;}{t}_j=\frac{\mathrm{\&Delta;}{h}_j}{V_0}$

式中：Δh_j—井深，V₀—低速层速度

(2)根据时差为常数，初至波的高速层速度和波形特征稳定，无明显的干涉确定每炮目标折射层的可靠追踪段：

(3)延长每炮目的层的追踪段长度，由相邻炮目的层初至时距曲线平行移动得到综合时距曲线；

(4)按“大折射—时深曲线法”直测线的互换法计算延迟时；

(5)对于三维资料，抽取每条接收测线两侧的近炮，按前述(1)—(4)步骤计算延迟时；

3)微测井控制点资料与折射延迟时信息取得工区的低降速层“时-深曲线”。微测井控制点提供目标层深度(H_D)，折射成果提供延迟时t_D，综合t_D(H_D)曲线，由t_D(H_D)及以下公式转换t(H_D)曲线；

$t=\sqrt{t_D^2+\frac{{H_D}^2}{V_c^2}}$

t_D、H_D——t_D(H_D)曲线上任意一点的延迟时间、深度值，t—对应的垂直时间；

4)得到可靠的表层结构模型及高精度低降速带静校正成果剖面图。

2.根据权利要求1所述的一种高精度折射静校正数据反演方法，其特征在于，步骤1)所述的初至波资料是炸药震源或可控震源资料。

3.根据权利要求1所述的一种高精度折射静校正数据反演方法，其特征在于，步骤1)所述的初至波资料二维或三维资料。

4.根据权利要求1所述的一种高精度折射静校正数据反演方法，其特征在于，步骤1)所述的初至波资料包括炮记录的初至波时间、炮点、接收点坐标、高程及井深、组合参数。

5.根据权利要求1所述的一种高精度折射静校正数据反演方法，其特征在于，步骤2)所述的移动的时间值由两炮的追逐时差曲线取得。

6.根据权利要求1所述的一种高精度折射静校正数据反演方法，其特征在于，步骤3)所述的控制点资料为：微测井点位置——线号、点号、坐标，垂直时距曲线(t-H)，低降速层底界位置(t，H_D)。

7.根据权利要求1所述的一种高精度折射静校正数据反演方法，其特征在于，步骤3)所述的时-深曲线包括延迟时—深度曲线(t_D-H_D)和垂直时—深度曲线(t-H_D)。

8.根据权利要求1所述的一种高精度折射静校正数据反演方法，其特征在于，步骤3)所述的t(H_D)曲线也可由多口微测井资料综合得出，再转换t_D(H_D)曲线。

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